DE1265975B - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von durch Glasfasern od. dgl. verstaerktenKunststoffhohl- oder -vollprofilen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3-3/02

Nummer: 1265 975

Aktenzeichen: A 38920 X/39 a3

Anmeldetag: 2. Dezember 1961

Auslegetag: 11. April 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von durch Glasfasern od. dgl. verstärkten Kunststoffhohl- oder -vollprofilen, wobei Verstärkungsfasern in unterschiedlicher Orientierung mit dem flüssigen Kunststoff getränkt und danach in Form eines kontinuierlichen Stranges durch einen Ziehvorgang verformt werden und der Kunststoff anschließend gehärtet wird.

Es ist bekannt, Kunststoffkörper zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit mit einer Armierung aus Glasfasern od. dgl. auszurüsten. Die Glasfasern werden dabei z. B. von Spulen oder Bobinen als Lunten abgezogen, die dann zu einem Band oder Flor von im wesentlichen parallelen Fasern bzw. Fäden aufgelockert werden. Dieses Band läßt man schließlich durch einen den flüssigen Kunststoff enthaltenden Behälter laufen, aus dem das Glasfaserband od. dgl. mit dem es durchsetzenden bzw. umgebenden Kunststoff in Form eines Stranges austritt, 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 od. dgl. hindurchgezogen wird, in welcher die Formgebung und Härtung erfolgt.

Als Ziehvorrichtung wird dabei ein Paar motorisch angetriebener endloser Ketten od. dgl. benutzt, die plattenförmige Mitnehmerschuhe tragen, zwischen denen der gehärtete Strang festgeklemmt wird.

Weiterhin sind Profile bekanntgeworden, in welchen die Verstärkungsfasern in mehreren voneinander unterschiedlichen Schichten enthalten sind. Zwischen den einzelnen Schichten, in denen die Fasern praktisch nur in Längsrichtung bzw. nur in einer Richtung quer dazu verlaufen, besteht keine oder jedenfalls keine statisch ins Gewicht fallende Verankerung der Verstärkungsfasern. Ein derartiges Profil neigt zum Aufspleißen in den Zwischenschichten zwischen den Faserlagen. Denn in diesen Zwischenschichten wird der Kunstharzkörper nicht oder nur von ganz wenigen Verstärkungsfasern durchsetzt, die in den Nachbarschichten fest verankert sind.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Erfindung darin, daß die Verstärkungsfasern vor oder nach dem Aufbringen des flüssigen Kunststoffs Verfahren und Einrichtung zur Herstellung
von durch Glasfasern od. dgl. verstärkten
Kunststoffhohl- oder -vollprofilen

Anmelder:

Grillo-Werke Aktiengesellschaft,

4100 Duisburg-Hamborn, Weseler Str. 1

zwischen zwei quer zur Bewegungsrichtung des Faserflores hin- und herbewegten, etwa nach Art einer Reibmühle mit Abstand voneinander angeordneten Führungskörpern hindurchgeführt werden und dadurch im Profil ein einschichtiges homogenes Fasergerüst mit in Wirrlage angeordneten Fasern erzeugt wird.

Durch Überführung der Verstärkungsfasern 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 Armierungsfasern 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 unsymmetrische Profile (wie U-, V-, L-, T- und I-Profile) oder Rohre von geringem Eigengewicht und doch hoher Tragfähigkeit in beliebiger Länge, gerade oder gebogen, hergestellt werden können. Die Wandstärke kann dabei gleichförmig oder ungleichförmig sein.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die in Wirrlage befindlichen Verstärkungsfasern vor oder nach Aufbringen des flüssigen Kunststoffs zu einem locker zusammenhängenden Faserband vernadelt werden.

Das Vernadeln der Armierungsfasern kann auch so erfolgen, daß das Vlies auf einer Unterlage, z.B. einem Fasergewebe, festgehalten wird.

Es ist bereits bekannt, Faservliese od. dgl. miteinander zu vernadeln. Dabei werden die Fasern jedoch zerrissen und die zerrissenen Faserenden quer zur Hauptrichtung der Fasern abgebogen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung genügt es jedoch, wenn beim Vernadeln die bereits vorhandene Wirrlage derart verstärkt wird, daß ein locker zusammenhängendes Faserband entsteht, ohne daß dabei Fasern

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zerrissen werden. Dadurch wird verhindert, daß die zerrissenen Faserenden als Kapillaren die" Oberfläche des Produktes durchdringen und damit Angriffspunkte für Korrosion oder Erosion bilden.

Für die Armierung kommt natürliches oder synthetisches, anorganisches oder organisches Fasermaterial in Betracht, z. B. Glasfasern, Jute, Nylon, Sisal, Ramie, Flachs od. 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.

Als Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind zwei etwa kegelförmige, gleichachsige Führungskörper angeordnet, von denen der obere Führungskörper als Behälter für den flüssigen Kunststoff und der untere ringförmige ausgebildet ist und Mittel zu einer hin- und hergehenden Relativdrehung der Führungskörper vorgesehen sind.

Die zur Behandlung der Verstärkungsfasern od. dgl. dienenden, oszillierenden Führungskörper können neben der Form konischer Ringe auch die Form etwa rechteckiger Reibstücke haben, zwischen die ein schlauch-, band- oder plattenförmiges Fasergebilde einläuft, das die Einrichtung als großporiger, filzartiger Vorformling, gegebenenfalls mit Kunststoff getränkt bzw. umhüllt, verläßt.

Zur Erzeugung der hin- und hergehenden Relativdrehung der Führungskörper wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Führungskörper über Hebelarme mit je einem Kurbeltrieb verbunden sind.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem unteren ringförmigen Führungskörper und der Härte- und Stabilisiereinrichtung im Wege des Kunststoff-Faserstranges ein Behälter zur Aufnahme des von dem Strang entfernten überschüssigen flüssigen Kunststoffes angeordnet ist.

Um die Verstärkungsfäden zum Rand des Führungskörpers zu führen, sind gemäß der Erfindung oberhalb des oberen Führungskörpers Leitrollen od. dgl. vorgesehen.

Um Hohlprofile, z.B. Rohre, herzustellen, ist es bisher üblich, in den flüssigen Kunststoff als Kern ζ. Β. zylindrische Rohre abschnittsweise einzubringen und durch die Härtezone mit durchlaufen zu lassen. Die Kernrohre werden später aus dem stabilisierten Hohlprofil herausgezogen.

Diese Arbeitsweise kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch vereinfacht werden, daß eine Einrichtung verwendet wird, bei der gleichachsig zu den Führungskörpern ein die Höhlung des Rohres ausbildender Hohlzylinder vorgesehen ist, dem eine Einrichtung zum Einführen einer schüttbaren inerten Füllmasse in das Rohrinnere zugeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Füllmasse auch in einer Kunststoffhülle in die flüssige Kunststoffmasse an Stelle der Kernrohre eingeführt werden. Diese Füllmasse läßt sich leicht wieder aus den stabilisierten Hohlprofilen entfernen. Schließlich ist ein erfindungswesentliches Merkmal, daß die Führungskörper als Breitschlitzdüse mit innerem länglichem Kern ausgebildet sind.

In 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 od. dgl. in Wirrlage verstärkten geraden Hohlprofils und ' Fi g. 2 eine Einrichtung zur Herstellung gebogeiier Profile, die mit Glasfasern armiert sind. ■ _;'

Die Einrichtung nach F i g. 1 ist mit der Ausrüstung für Hohlprofile dargestellt. Sie eignet sich auch zur Herstellung von Vollprofilen.
Im Maschinengestell ist ein etwa kegeliger, gegebenenfalls mit Heiz- oder Kühlvorrichtungen verseöener, ringförmiger Führungskörper 1 fest angeordnet, der eine mittlere, der Querschnittsform des herzustellenden Profils angepaßte Öffnung 2 hat. Gleichachsig zu dem Führungskörper 1 ist ein entsprechend kegeliger Führungskörper 3 hin-und herdrehbar beweglich vorgesehen. Der Führungskörper 3, der ebenfalls-mit Heiz- oder Kühleinrichtungen versehen sein kann und dessen äußerer Umfang etwas kleiner ist gegenüber dem Umfang des Führungskörpers 1, ist axial verstellbar zum Führungskörper 1, so daß 4er freie Zwischenraum zwischen beiden im Betrieb geregelt werden kann. In der Mitte hat der Führungskörper 3 einen rohrartigen Ansatz 4, der sich nach oben bis über die Ebene des Randes 5 erstreckt, so daß das von oben durch das FüHrohrlO in den Hohlraum des Führungskörp'ers 3 eingefüllte flüssige Harz od. dgl. über den Rand 5 in gleichmäßiger,' dünner Schicht' in den Zwischenraum zwischen den .Führüngskörpern 1 und 3 hineinläuft.

Der Führungskörper 3 ist mittels Stangen 6 oder in sonst geeigneter Weise an einem Tragring 7 aufgehängt, der auf dem' am Maschinengestell angebrachten Lagerring 8 ζ. B. in einer Kugellagerung drehbar ist. An dem Tragring 7 ist ein Hebelärm 9 angebracht, der am freien Ende mit einer nicht dargestellten Vorrichtung, z. B. einer Kurbel, verbunden ist, durch deren Drehung der Hebelarm 9 hin- und hergeschwenkt wird. Dadurch wird der Tragring.7 und mit ihm der Führungskörper 3 in eine hin- und hergehende Drehbewegung gebracht.

Die zur Verstärkung des herzustellenden Kunststoffprofils erforderlichen Fasern, z. B. Glasfasern, werden bei der dargestellten Ausführungsform νο,η (nicht gezeichneten) Spulen od. dgl. als mehr oder weniger lockere Fäden 11 zugeführt. Die Fäden 11 laufen über in verschiedenen Ebenen ringförmig angeordnete Reihen von Leitrollen 12, 13, 14 derart, daß am Rand 5 des Führungskörpers 3 ein praktisch geschlossener Faserschlauch gebildet wird, wenn — wie in F i g. 1 dargestellt — die Einrichtung zur Herstellung eines faserarmierten Kunststoffrohres benutzt wird. Bei der Herstellung anderer Profilej z. B. I- oder V-Profilen werden die Leitrollen 12, 13, 14 vorteilhaft so angeordnet bzw. mit Fäden beschickt, daß am Rand 5 des Führungskörpers 3 die Fäden 11 ein dem jeweiligen Profil im Querschnitt ähnliches

Faserband oder -vlies bilden. ..·■.■■

Das am Rand 5 des Führungskörpers 3 gebildete

lockere Vlies od. dgl. verdichtet sich nach der Mitte des Führungskörpers 1 bis auf diejenige Dichte, welche die Faserarmierung in dem herzustellenden Profil haben soll.

Im Zwischenraum zwischen den Führungskörpern 1 und 3 wird nun die vom Umfang eintretende Masse aus flüssigem Harz und Verstärkungsfasern durch die oszillierende Bewegung des Führungskörpers 3 hin- und herbewegt. Dabei werden die Fäden bzw. Fasern quer zu ihrer Länge wiederholt abge-

bogen, wodurch sie zum Schluß in eine Wirrlage kommen, in der sich Faser- bzw. Fadenteile in praktisch allen Richtungen der Kunststoffmasse erstrecken und diese dadurch homogen armiert wird. Dieser Zustand bleibt auch beim Einlaufen des Harz-Faser-Gemenges in die Öffnung 2 des Führungskörpers 1 und bei der nachfolgenden genauen Formgebung des Harz-Faser-Stranges erhalten.

Der aus der Öffnung 2 nach unten austretende Strang^¹ 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 eine Mindermenge an Harz aus.

In der Formvorrichtung 16 wird der kontinuierlich durchlaufende Strang Λ stufenweise erhitzt, so daß das Harz gehärtet und das Profil zum fertigen faserarmierten Rohr B stabilisiert wird.

Um die Rohrhöhlung auszubilden, ist ein Hohlzylinder 17 vorgesehen, der die mittlere Öffnung 2 des Führungskörpers 1 mit einem der Wandstärke des Rohres angepaßten Spielraum und den Führungskörper 3 durchsetzt. Dieser Hohlzylinder geht von einer Schneckenpresse 18 od. dgl.", aus, in die durch den Trichter 19 eine geeignete inerte, körnige oder pulverförmige Füllmasse aufgegeben wird. Durch Betätigung der Preßschnecke 20 wird laufend soviel Füllmasse verdichtet in den Hohlzylinder 17 gedrückt, daß an dessen Ende synchron mi_tt, dem Harz-Faserstrang A ein Strang C der Füllmasse austritt, dessen Durchmesser genau dem inneren Durchmesser des herzustellenden Rohres entspricht. Die Füllmasse wird schließlich aus dem fertigen Rohr .B wieder entfernt.

Bei der Herstellung von Vollprofilen entfallen der Hohlzylinder 17 und die Aufgabevorrichtung 18, 19, 20 für die Füllmasse.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung von gebogenen, mit Glasfasern od. dgl. armierten Profilen. Der aus im wesentlichen parallelgerichteten Glasfaden bzw. -fasern od. dgl. bestehende Flor 40 läuft über den kreisförmigen Rand 41 eines flachen kegelförmigen Führungskörpers 42, der im Maschinengestell um seine senkrechte Mittelachse beispielsweise mittels Randvorsprüngen 43 hin- und herbeweglich gelagert ist. Der Führungskörper 42 nimmt das Harz, mit dem der Flor 40 getränkt werden soll, auf, wobei das Harz über schlitzartige Öffnungen 44 überfließt.

Der kegelförmige Führungskörper 42 hat seitlich einen Hebelarm 45, der mit einem Kurbeltrieb 46 der angetriebenen Welle 47 verbunden ist, die ihrerseits im Maschinengestell gelagert ist.

Unterhalb des Führangskörpers 42 und gleichachsig zu ihm ist in einem gewissen Abstand ein etwa kegelförmiger Führungskörper 48 vorgesehen. In den Zwischenraum zwischen den Führungskörpern 42 und 48 läuft der Glasfaserflor 40 und das aus dem Führungskörper 42 durch die Öffnungen 44 überfließende Harz ein.

Der Führungskörper 48 ist ebenfalls im Maschinengestell hin- und herbeweglich gelagert. Er ist über einen Hebelarm 49 mit einem Kurbeltrieb 50 verbunden, der von der Welle 51 aus betätigt wird. Wie ohne weiteres ersichtlich, können durch geeignete Betätigung der Welle 47, 51 die Führungskörper 42 und 48 in entgegengesetzte hin- und hergehende Drehung gebracht werden. Durch diese Bewegungen werden die Fasern in dem Zwischenraum zwischen den Führungskörpern 42, 48 aus der Parallellage in eine Wirrlage gebracht.

Der axiale Abstand zwsichen den Führungskörpern 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

ίο 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 ab-

scheiden können.'

Im unteren Teil der Härteeinrichtung 53 ist der den Kunststoffstrang aufnehmende Profikanal gebogen ausgeführt, und zwar in einem Radius, der der gewünschten Biegung des fertigen Profils 58 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 den gehärteten Kunststoffstrang passend umfassen und unter Reibungsschluß mitnehmen und etwa bei 57 freigeben.

Die Führangskörper werden vorteilhaft mit Aufrauhungen oder mit einem rauhen Belag, z. B. aus Gummi od. dgl., versehen. Auch kann die Arbeits- -fläche der Führungskörper aus bürstenähnlichen Gebilden, insbesondere solchen mit vergleichsweise kurzen Borsten, ausgeführt werden.

Die Arbeitsrichtung der Anordnung kann horizontal oder vertikal bzw. geneigt sein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht noch darin, die Führangskörper und die sich daran anschließenden Verformungs- und Stabilisierungselemente nach Art einer Breitschlitzdüse mit innerem länglichem Kern auszubilden. Nach dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, im kontinuierlichen Verfahren durch Glasfasern armierte sogenannte Sandwich-Platten herzustellen, die aus einer geschlossenen, glasfaserverstärkten Oberflächenschicht bestehen und einen mit Isolierstoff ausgefüllten Hohlraum begrenzen. 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 unmittelbar danach den Innenraum mit einem beim Erwärmen schäumenden, vorzugsweise hart schäumenden Stoff z. B. auf Polyesterbasis auszufüllen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von durch Glasfasern od. dgl. verstärkten Kunststoffhohl- oder -vollprofilen, wobei Verstärkungsfasern in unterschiedlicher Orientierung mit dem flüssigen Kunststoff getränkt und danach in Form eines kontinuierlichen Stranges durch einen Ziehvorgang verformt werden und der Kunststoff anschließend gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern vor oder nach dem Aufbringen des flüssigen Kunststoffs zwischen zwei quer zur Bewegungsrichtung des Faserflores hin- und herbewegten, etwa nach Art einer Reibmühle mit Abstand voneinander angeordneten Führungskörpern hindurchgeführt werden und dadurch im Profil ein einschichtiges

homogenes Fasergerüst mit in Wirrlage angeordneten Fasern erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Wirrlage befindlichen Verstärkungsfasern vor oder nach Aufbringen des flüssigen Kunststoffs zu einem locker zusammenhängenden Faserband vernadelt werden.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei etwa kegelförmige, gleichachsige Führungskörper (1, 3 bzw. 42, 48), von denen der obere Führungskörper (3 bzw. 42) als Behälter für den flüssigen Kunststoff und der untere (1 bzw. 48) ringförmig ausgebildet ist und Mittel zu einer hin- und hergehenden Relativdrehung der Führungskörper (1, 3 bzw. 42, 48) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (42, 48) über Hebelarme (45 bzw. 49) mit je einem Kurbeitrieb (46 bzw. 50) verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren ringförmigen Führungskörper (1 bzw. 48) und der Härte- und Stabilisiereinrichtung im Wege des Kunststoff-Faserstranges ein Behälter (15 bzw. 54) zur Aufnahme des von dem Strang entfernten überschüssigen flüssigen Kunststoffs angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des oberen Führungskörpers (3 bzw. 42) Leitrollen (12, 13, 14) od. dgl. vorgesehen sind, die die Verstärkungsfäden zum Rand des Führungskörpers führen.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Kunststoffrohren gleichachsig zu den Führungskörpern (1, 3 bzw. 42, 48) ein die Höhlung des Rohres ausbildender Hohlzylinder (17) vorgesehen ist, dem eine Einrichtung (18) ZUM Einführen einer schüttbaren, inerten Füllmasse M das Rohrinnere zugeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper (1, 3 bzw. 42, 48) als Breitschlitzdüse mit innerem länglichen Kern ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 780677;
französische Patentschriften Nr. 1146 789,
684;
USA.-Patentschrift Nr. 2713 016.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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