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Verfahren zum Herstellen von glasfadenverstärkten Bändern, Streifen,
Schnüren od. dgl. und Vorrichtungen zum Durchführen des Verfahrens Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und auf Vorrichtungen zum Herstellen von glasfadenverstärkten
Bändern, Streifen, Schnüren od. dgl. durch Aufbringen eines Glasfadenstranges auf
eine auf einer Trommel aufgebrachten Unterlage und Verkleben der Glasfadenstränge
miteinander und mit der Unterlage.
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Es ist ein in Längsrichtung verstärktes, gummiertes Band bekannt,
in welchem Glasfasergarne zwischen zwei Lagen von Papier, deren eine gummiert ist,
in einem druckempfindlichen Haftkleber eingelagert sind.
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Bei der Herstellung dieser Bänder und bei ihrer Verarbeitung zu einer
für die Einlagerung in diesen Bändern geeigneten Form ist es bisher üblich, das
als Verstärkungsmaterial verwendete Garn so auszubilden, daß man es zu einer Litze
bzw. zu einem Strang zusammenfaßt oder bündelt und dann über eine Vorrichtung gehen
läßt, die eine Verleimung aufbringt, so daß aus dem Strang ein Ganzes gebildet wird.
Der Strang kann beispielsweise aus 204 Fäden bestehen mit Durchmessern zwischen
5 und 50 M Der gebündelte Strang wird auf eine kleine Trommel gewickelt.
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Mittels einer Führung wird der Fadenstrang in einem Muster gelegt,
das sein Wiederabwickeln von der Trommel gestattet. Der so auf der Trommel gespeicherte
Strang wird dann durch eine Zwirnmaschine geführt, wobei die Trommel als Speiserolle
dient. Der gezwirnte Strang wird auf der Zwirnrolle gesammelt, nachdem ihm während
des Prozesses die gewünschte Zwirnung erteilt wurde. Nachdem das Garn auf den Zwirnrollen
aufgespult worden ist, wird eine Anzahl von Rollen auf einem Spulrahmen angebracht,
und von hier aus werden die verschiedenen Garne oder gezwirnten Stränge derart abgezogen,
daß sie auf einem Kettenbaum eine parallele Lage bilden.
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Die auf dem Kettenbaum gesammelten Garne werden dann zu einer Maschine,
die einen Überzug aufträgt, geführt, in der ein wärmehärtendes Kunstharz aufgebracht
wird, um die einzelnen Stränge zu einer Materialbahn zu vereinigen. Dieses Material
kann dann in Bänder oder Streifen zerschnitten und zwischen Papierlagen, deren eine
gummiert ist, eingelagert werden oder mit einem druckempfindlichen Klebstoff auf
Zellglas geklebt werden, so daß ein mit Glasfaser verstärktes, haftklebendes Band
gebildet wird. Das Überzugsmaterial kann ein normal klebriger Haftkleber sein.
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Die Herstellung derartiger verstärkter Bänder ist kompliziert, erfordert
eine große Zahl von Arbeitsgängen und ist daher in der Ausführung sehr teuer.
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Das Anknüpfen der Enden der von der Trommel kommenden Garne an die
Zwirnrollen erfordert Zeit und Kosten. Wird auf das Zwirnen verzichtet, so ist es
nötig, die Enden des zu den Zwirnrollen geleiteten Materials an die Kette festzuknüpfen,
um eine auf-
gebäumte Kette von ausreichender Länge herzustellen.
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Normalerweise sind auf jeder Trommel nur 1 bis 1,5 kg Faser aufgespeichert.
Dies macht einen Knüpfvorgang nötig, um eine Kette von in Betracht kommender Länge
herzustellen. Außer den genannten Nachteilen ist es bei der bekannten Anordnung
notwendig, die Spannung einer großen Zahl von Strängen zu kontrollieren, die die
Kette bilden. Weiterhin muß die gleiche Spannung der Stränge aufrechterhalten werden,
wenn die Fäden vom Kettenbaum durch die Überziehvorrichtung geleitet werden. Haben
die Stränge eine ungleiche Spannung, so wird das entstehende Material entsprechend
geschwächt, und die maximale Festigkeit, die dem Gewicht des verwendeten Materials
entspräche, wird nicht erreicht.
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Es ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Glasbahn mit schichtweise
sich kreuzenden, innerhalb der einzelnen Schichten parallelen Glasgespinstfäden
und einem Klebstoff zum Zusammenhalten der Fäden bekannt, wobei zunächst ein oder
mehrere Glasfäden unmittelbar nach ihrer Herstellung mit geringem Abstand oder auch
dicht ubeneinander auf die Oberfläche einer Trommel gewickelt, dann alle diese Fäden
durch ein Klebmtitel miteinander verbunden werden, worauf die so hergestellte einfache
Glasbahn nach Aufschneiden längs einer Erzeugenden des Trommelumfanges so wieder
auf die Trommel aufgebracht wird, daß eine weitere Schicht Glasgespinstfäden, die
dann auf die
Trommel gewickelt werden, die Fäden der ersten Bahn
kreuzt, worauf die Fäden der zweiten Schicht wiederum untereinander und mit den
Fäden der ersten Schicht zusammengeklebt werden. Dieses bekannte Verfahren dient
aber, wie erwähnt, zum Herstellen einer Glasbahn, bei dem darüber hinaus die Glasfäden
senkrecht zur Trommelachse aufgewickelt werden und das Aufschneiden der Glasbahn
parallel zur Trommelachse erfolgt.
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Demgegenüber sieht die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen
glasfadenverstärkter Bänder od. dgl. vor, daß die durch schraubenförmiges Aufwickeln
der Glasfadenstränge auf einer Unterlage hergestellte Schicht entlang einer Schraubenlinie
abgeschnitten und von der Trommel abgenommen wird.
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Dieses Verfahren vermeidet die den bekannten Verfahren anhaftenden
Nachteile und bringt eine einfache, schnelle und sparsame Arbeitsweise mit sich.
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Das erhaltene Band ist über eine nicht zu große Länge hin homogen.
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An sich ist es bekannt, auf einer Trommel schraubenlinienförmig aufgewickelte
Stränge parallel zu ihrer Achse aufzuschneiden. Bei diesem bekannten Verfahren handelt
es sich jedoch um das Aufschneiden der Noppen für Teppiche und nicht um die Herstellung
von Bändern od. dgl., Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Trommel
hat einen relativ großen Durchmesser.
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Auf der Trommel wird eier stück Zellglas od. dgl. aufgebracht, das
die Unterlage bildet. Die Trommel ist so gebaut, daß sie gleichzeitig eine Rotations-
und eine axiale Bewegung ausführen kann. Man verteilt auf der Unterlage ein sehr
starkes Klebemittel und läßt es teilweise trocknen, so daß~es klebrig ist. Auf die
so präparierte Trommel werden frisch gesponnene, parallele Glasfäden aufgebracht.
Die ganze Oberfläche der Trommel wird mit -dem Glasfadenstrang umwickelt. Wenn der
Klebstoff erhärtet ist oder mittels Hitze od. dgl. getrocknet worden ist, wird die
Oberfläche der Glasfäden mit einem normal klebrigen druckempfindlichen Haftkleber
überzogen. Die Trommel wird dann entfernt und in eine Schneidvorrichtung gebracht.
Das die ganze~Schicht durchschneidende Werkzeug beschreibt eine schraubenförmige
Bahn dadurch, daß entweder das Werkzeug so bewegt wird, daß es eine Schraubenwindung
beschreibt oder die Trommel in Umdrehung versetzt und relativ zu dem Messer vorwärts
bewegt wIrd. Auf diese Weise wird eine beträchtliche Länge von glasfadenverstärktem,
haftklebendem Band hergestellt. Selbstverständlich kann auf dem Klebstoff, während
er noch klebrig ist, Papier oder ein anderes Deckmaterial angebracht und die Außenseite
des Papiers :gummiert werden, um ein gummiertes Schnürband zu erhalten. Wesentlich
ist bei dem Verfahren, daß es zur Herstellung vieler Arten von Bändern, die mit
Glasfäden verstärkt sind, verwendet werden kann.
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In der Zeichnung, die einen Teil der Erläuterung bildet und in Verbindung
hiermit zu lesen ist, wurden gleiche Bezugszeichen benutzt, um gleiche Teile in
den verschiedenen Ansichten zu kennzeichnen. Es ist Fig. 1 eine schematische Darstellung,
die das -Aufwickeln eines aus vielen Glasfäden bestehenden Stranges auf eine große
Trommel zeigt, auf welcher die Unterlage bereits angebracht ist, Fig. 2 eine schematische
Darstellung, die das Schneiden des Bandes von der Trommel zeigt, nachdem der Glasfadenstrang
mit Klebstoff überzogen wurde, Fig. 3 die perspektivische Darstellung eines nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Strei-
fens von glasfadenverstärktem,
haftklebenden Band, wobei das Ende desselben im Schnitt dargestellt ist.
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Eine Unterlage 10, die die Rückseite des Bandes bilden soll, wird
auf einer Trommel 12 angebracht.
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Die Unterlage kann aus Zellophan, Saran od. dgl. bestehen, wenn der
Klebstoff des Bandes ein normal klebriger Haftkleber sein soll. Der normal klebrige
Haftstoff wird auf Zellophan oder Saran weniger fest kleben als auf den meisten
anderen Oberflächen, auf welche er aufgebracht wird. Wenn als Endprodukt ein gummiertes
Schnürband gewünscht wird, kann die Unterlage 10 aus einem schweren, kräftigen Papier
bestehen. Wenn die Unterlage auf der Trommel bzw. der Rücken des Bandes aus Zellophan
bestehen soll, dann kann eine normale Zellophanbahn verwendet werden.
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Die Unterlage 10 kann auf der Trommel 12 in beliebiger Weise befestigt
werden. Die Trommel ist auf einer Lagerbuchse 14 montiert und dort durch Hakenkeile
16 gesichert. Die Trommel wird dann mit der Buchse rotieren. Die Buches 14 hat im
Inneren ein Gewinde und wird auf einer Führungsschraube 18 angebracht, welche in
beliebiger Weise, z. B. durch Lagerblöcke 20, befestigt ist. Ein Ende der Trommel
12 ist mit einem Zahnkranz 22 versehen, in den eine verlängerte Zahnwelle24 eingreift.
Die Zahnwetle 24 wird von einer Welle 26 getragen und kann etwa durch einen nicht
gezeigten Motor angetrieben werden.
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Die Trommel 12 hat vorteilhafterweise einen Durchmesser von 1,20 m.und
eine gleiche Länge. Die Trommel ist so gebaut, daß sie mit einer Geschwindigkeit
zwischen 400 und 1200U/min angetrieben werden kann, was eine Umfangsgeschwindigkeit
zwischen etwa 25 bis 75 m je Sekunde ergibt. Bei einer solchen Ausziehgeschwindigkeit
können Glasfäden direkt aus der Spinnvorrichtung 28, in die geschmolzenes Glas eingebracht
wird, ausgezogen werden. Die soeben aus den Spinndüsen der Spinnvorrichtung 28 ausgezogenen
Glasfäden werden von einer Ose 30 gebündelt und bilden so einen Strang 32 aus parallelen
Fäden.
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An dieser Stelle kann, wenn gewünscht, Klebstoff auf den Strang aufgebracht
werden.
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Vorteilhafterweise wird die Trommel, bevor die Glasfäden darauf aufgezogen
werden, mit einem starken Klebstoff überzogen, der ein lufttrocknender Heiß- oder
Kaltleim oder ein thermoplastisches oder wärmehärtendes Kunstharz sein kann. Es
ist nur notwendig, daß das verwendete Klebemittel auch tatsächlich an der Unterlage
haftet. Nachdem die auf der Trommel angebrachte Unterlage mit Klebstoff überzogen
worden ist und dieser genügend Zeit hatte, um in einen teilweise getrockneten, teilweise
gehärteten oder klebrigen Zustand überzugehen, wird der Glasfadenstrang an dem Ende
der Trommel befestigt, das neben dem Zahnkranz 22 liegt. Die Welle 26 wird derart
angetrieben, daß die Zahnwelle 24 in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 und damit auch-
die Trommel in der Richtung ihres Pfeiles rotiert. Mit der Trommel rotiert auch
die Lagerbuchse 14 und bewegt die Trommel auf der Leitschraube nach links in der
Fig. 1 vorwärts. Dabei wird der aus etwa 204 Glasfäden bestehende Strang 32 parallel
und unter gleichförmiger Spannung auf dem Klebstoff aufgewickelt, der auf der um
die Trommel herum befestigten Unterlage aufgebracht ist. Die Steigung der Leitschraube
18 ist recht flach, so daß die Fäden eine Schraubenwindung mit einem sehr -kleinen
Winkel zu einer auf der Rotationsachse der Trommel senkrechten Ebene bilden. Für
die meisten Verwendungszwecke reicht im allgemeinen eine Lage von Glasfäden aus.
Wenn erwünscht, kann,
nachdem eine Lage des Glasfadenstranges auf
die Trommel aufgewickelt ist, eine zweite Lage des starken Klebers über der Glasfadenlage
aufgebracht, der Drehsinn der verlängerten Zahnwell 24 umgekehrt und der Prozeß
in der umgekehrten Richtung wiederholt werden. In diesem Falle sind dann zwei Schraubenwindungen
auf der Trommel vorhanden, wobei die eine davon mit einer zu der Rotationsachse
der Trommel senkrechten Ebene einen Winkel in der einen Richtung und die andere
denselben Winkel in der anderen Richtung bildet.
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Der Durchmesser der Glasfäden ist abhängig von der Ausziehgeschwindigkeit
und damit von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 12. Wenn die Lage von Glasfäden
auf die Trommel gewickelt ist, wird der Strang 32 abgeschnitten, der Keil 16 entfernt
und die Trommel in der Längsrichtung von der Lagerbuchse 14 abgezogen. Wenn der
verwendete Klebstoff lufttrocknend ist, läßt man die Trommel an der Luft stehen,
bis der Klebstoff getrocknet ist. In der Klebstoff wärmetrocknend, wird die Trommel
der zum Trocknen des Klebstoffes nötigen Wärmeeinwirkung ausgesetzt. Danach wird
die Trommel mit einem Haftkleber beliebiger Art überzogen.
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Der Haftkleber kann auf jede geeignete Weise aufgebracht werden.
Die Trommel wird auf einer anderen Lagerbuchse40 befestigt und dort mit Hakenkeilen
42 gesichert. Die Lagerbuchse 40 ist auf einer Führungsschraube 44 angebracht, die
eine sehr viel größere Steigung hat als die Führungsschraube 18. Die Steigung der
Führungsschraube 44 ist so steil, daß sie dem fertigen glasfadenverstärktem Band
gerade die gewünschte Breite gibt. Die Unterlage 10 mit den daraufgeklebten parallelen
Glasfadensträngen 32 wird mit dem Haftkleber entweder vor oder nach der Montierung
auf der Lagerbuchse 40 überzogen. Erfolgt das Überziehen, während die Trommel sich
auf der Lagerbuchse 40 befindet, so wird der Keil 42 entfernt und die Trommel mittels
ihres Zahnkranzes und einer auf der Welle 48 sitzenden verlängerten Zahnwelle 46
angetrieben. Die Welle kann mit jeder gewünschten Geschwindigkeit angetrieben werden.
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Nachdem die Trommel mit einer Lage 50 des Haftklebers überzogen worden
ist, kann nun die Schicht auf der Trommel in einen Streifen oder mehrere zerschnitten
werden. Eine Achse 52 wird in einer nicht gezeigten Halterung neben der Trommel
montiert. Auf der Achse ist ein Hebel 53 schwenkbar gelagert, an welchem eine Achse
54 befestigt ist. Auf dieser Achse ist ein Schneidrad 56 drehbar gelagert. Die Halterung
der Achse 52 ist während des Arbeitsganges selbst unbewegt, kann aber in Längsrichtung
der Trommel verstellt werden. Eine Spule 58 wird von einer Welle 60 getragen, die
irgendwie angetrieben werden kann, um die Spule in Richtung des Pfeiles in Drehung
zu versetzen. Bei einem Trommeldurchmesser von 1,20 m wird jede einzelne Windung
des Bandes etwa 3,75 m lang sein. Bei der weiteren Annahme, daß das fertige Band
80 2,5 cm breit ist, erhält man durch das Schneiden des Bandes in Schraubenwindungen
eine kontinuierliche Bandlänge von etwa 175 m.
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Um nun dieses kontinuierliche Band zu erhalten, werden die Hakenkeile
42 eingesetzt, um die Lagerbuchse 40 sich auf der Führungsschraube 44 vorwärts bewegen
zu lassen, deren Steigung gerade so ist, daß sich die Trommel bei jeder Umdrehung
um 2,5 cm vorwärts bewegt. Die Welle 48 wird durch eine nicht gezeigte Vorrichtung
angetrieben und das Schneidrad 56 gegen die auf der Trommel 12 befindliche Schicht
gepreßt. Die Drehrichtung der Welle 48 ist so,
daß die verlängerte Zahnwelle 46 und
die Trommel 12 in Richtung der Pfeile in Fig. 2 rotieren. Dadurch wird die Trommel
nach links bewegt. Das fertige Band 80 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, auf die Spule
58 aufgewickelt.
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Natürlich braucht die Unterlage nicht aus einem vorgefertigten Stück
synthetischen Harzes zu bestehen, sondern sie kann auch direkt auf der Trommel 12
aus einem plastischen Material hergestellt werden. Die Trommel kann z. B. zuerst
mit einem plastischen Material, wie etwa einem Epoxyharz, überzogen werden. Epoxyharze
haben eine hervorragende Netzkraft, die sie zur Verwendung zusammen mit Glasfäden
besonders geeignet macht. Wenn die Trommel mit dem Epoxyharz überzogen ist und die
Glasfäden, wie oben beschrieben, auf die so überzogene Trommel aufgewickelt sind,
kann das Epoxyharz mit einem Aminohärter 15 Minuten bis 2 Stunden lang bei einer
Temperatur von 71 bis 1490 C gehärtet werden. Vorteilhafterweise sollte die Trommel
mit einer Lage von Teflon od. dgl. überzogen werden, um ein Festhaften des gehärteten
Epoxyharzes an der Trommel zu verhindern. Wenn die so hergestellte Schicht gehärtet
ist, kann sie mit einem druckempfindlichen Haftkleber überzogen und mittels des
oben beschriebenen Schneidvorganges als Band von der Trommel abgenommen werden.
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Selbstverständlich kann das glasfadenverstärkte Band, anstatt mit
einem Haftkleber überzogen zu werden, ohne diesen Klebstoff von der Trommel abgeschnitten
werden, und der Haftkleber od. dgl. kann auf eine Seite des Bandes aufgebracht werden,
nachdem es von der Trommel abgeschnitten worden ist.
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Wenn die Herstellung eines Streifens gewünscht wird, der geeignet
ist, durch schraubenförmige Umwicklung eines Dornes ein glasfadenverstärktes Band
zu bilden, wird die Trommel mit einem plastischen Material, wie z. B. einem Epoxyharz,
überzogen, der Glasfadenstrang, wie oben dargelegt, darumgewickelt und weitere Lagen
von Epoxyharz und Glasfäden aufgebracht, bis eine Anordnung von der gewünschten
Dicke erreicht ist. Es ist besser, das Harz nicht vollständig aushärten zu lassen,
sondern nur so weit, daß es die Fadenstränge zusammenhält, und dann, wie oben beschrieben,
ein Band von der Trommel zu schneiden. Das Band, mit dem nur teilweise gehärtetem
Harz wird dann schraubenförmig um einen Dorn gewickelt, so daß es einen Schlauch
bildet und wird dann endgültig gehärtet oder getrocknet.
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PATENTANSPROCHE 1. Verfahren zum Herstellen von glasfadenverstärkten
Bändern, Streifen, Schnüren od. dgl. durch Aufbringen eines Glasfadenstranges auf
eine auf einer Trommel aufgebrachte Unterlage und Verkleben der Glasfadenstränge
miteinander und mit der Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter
Weise durch schraubenförmiges Aufwickeln der Glasfadenstränge auf eine Unterlage
hergestellte Schicht entlang einer Schraubenlinie abgeschnitten und von der Trommel
abgenommen wird.