DE1303053B

DE1303053B -

Info

Publication number: DE1303053B
Application number: DE19621303053D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-02-06
Filing date: 1962-01-24
Publication date: 1972-05-31
Also published as: JPS522942B1; GB997072A; DE1303053C2; DK116091B; DE1504095A1; SE362484B; FI44854B; FR83132E; BR6457028D0; NL6401850A; DE1504095B2; AT291550B; US3344009A; FI43236C; FI43236B; JPS5021499B1; NL274398A; SE371877B; NL142108B; DE1504095C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Wickelkörpern zur Wärmeisolation, vorzugsweise in Rohrform, bestehend aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, die mit einem wärmehärtbaren Kunstharz an ihren Berührungsstellen miteinander verbunden sind, bei dem ein mit dem flüssigen Harz imprägnierter, aus den Fasern gebildeter Filz in mehreren Schichten gewickelt, vorzugsweise auf einem Dorn, und bei dem der erhaltene Wickelkörper bis zur Fertigpolymerisation wärmebehandelt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bekannt ist ein Verfahren, bei dem derart vorgegangen wird, daß zunächst ein ebener Filz erzeugt wird, bei dessen Herstellung bereits das wärmehärtbare Kunstharz, beispielsweise ein Phenoplast, als Lösung in den sich bildenden Filz eingesprüht wird. Dieser noch nicht eine feste zusammenhängende Schicht bildende Filz wird darauf in kaltem Zustand in mehreren Schichten auf einen Dorn gewickelt, der so erhaltene Wickelkörper in einen Wärmeofen gebracht und dort einer bis zur völligen Auspolymerisation des Kunstharzes ausreichenden Wärmebehandlung unterworfen. Nach dem Aushärten des Kunstharzes und Entnahme des Wickelkörpers aus dem Wärmeofen wird dieser vom Dorn gezogen.

Dieses bekannte Verfahren hat folgende Nachteile. Bereits beim Wickeln des Filzes kommt es wegen dessen geringen Zusammenhaltes zu Schwierigkeiten. Das gelöste flüssige Kunstharz befindet sich nämlich zu diesem Zeitpunkt noch in einem Zustand, in dem es keine Bindungskräfte auf die Fasern an ihren Berührungsstellen ausübt. Auch die Schichten des Wikkels binden sich aus den gleichen Gründen noch nicht aneinander. Wird dann im Wärmeofen von außen Wärme zugeführt, gegebenenfalls mittels eines fließenden Mediums als Wärmeträger, so dringt die Wärme wegen der äußerst geringen Wärmeleitfähigkeit des Wickelkörpers nur sehr langsam von außen in das Körperinnere, was einen beträchtlichen Zeitaufwand erforderlich macht und außerdem eine ungleichmäßige Polymerisation des Kunstharzes im Wickelkörper, gegebenenfalls sogar die Gefahr der Delaminierung des Wickelkörpers, zur Folge hat.

Durch die USA.-Patentschrift 2 674 557 ist ein Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstärkten Kunststoffröhren bekanntgeworden, bei dem die harzgetränkten Glasfasern vor dem Wickeln erwärmt werden, so daß das Harz geliert. Dabei handelt es sich aber um die Herstellung eines völlig anderen Gegenstandes, als es der Erfindungsgegenstand ist. Das im bekannten Fall hergestellte glasfaserverstärkte Kunstharzrohr ist nicht zu vergleichen mit der Herstellung eines porösen Wickelkörpers, wie sie erfindungsgemäß vorgesehen ist. Der poröse Wickelkörper besteht hauptsächlich aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, die lediglich an ihren Berührungsstellen mit einem wärmehärtbaren Kunstharz miteinander verbunden sind. Die Erfindung bezieht sich also auf einen kunstharzgebundenen Faserwickelkörper, bei dessen Herstellung gänzlich andere Probleme zu lösen sind als diejeinigen, die bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunstharzrohren auftreten.

Durch die USA-Patentschrift 2 748 831 ist eine kontinuierlich arbeitende Härtekammer bekanntgeworden. Wie weiter unten ersichtlich ist, ist diese bekannte Härtekammer als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht geeignet.

Ziel der Erfindung ist, die Nachteile der eingangs beschriebenen bekannten Art der Herstellung von porösen Wickelkörpern zur Wärmeisolation zu vermeiden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Maßnahme zu finden, die es ermöglicht, daß der Faserfilz bereits beim Wickeln sowohl bezüglich der einzelnen Fasern untereinander (Vliesbildung) als auch der Schichten aneinander einen für den Wickelvorgang ausreichenden mechanischen Zusammenhalt aufweist, wobei gleichzeitig an-

gestrebt wird, daß der Polymerisationsvorgang schneller und gleichmäßiger, als dies bisher der Fafl war, im gesamten Wickelkörper abläuft.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem flüssigen Harz imprägnierte Filz in an sich bekannter Weise unmittelbar vor dem Wickeln bis zum Gelieren des flüssigen Harzes wärmebehandelt wird.

Dadurch wird bereits vor dem Wickeln das Kunstharz so weit in einen plastisch formbaren, aber vor allem klebrigen Zustand gebracht, daß die einzelnen Fasern aneinanderkleben und der Faserfilz somit beim Wickeln nicht reißt und daß die gewickelten Schichten gut aneinander haften. Gleichzeitig wird sofort so viel Wärme in den Wickel — und zwar gleichmäßig bis in dessen Inneres — eingebracht, daß das Polymerisieren des Kunstharzes (bei Phenoplasten der Übergang vom A- in den B- und schließlich in den harten C-Zustand) sehr rasch vonstatten geht. Auf diese Weise werden die Nachteile der eingangs beschriebenen bekannten Art der Herstellung von porösen Wickelkörpern zur Wärmeisolation vollständig vermieden. Mit der bekannten Art gemäß der USA-Patentschrift 2 674 557 ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht zu vergleichen, da diese bekannte Art gemäß den Ausführungen weiter oben ein gänzlich andersartiges Erzeugnis betrifft. Auch der Verfahrensablauf bei dieser bekannten Art ist ein anderer. Bei der bekannten Art wird jewils die nächstfolgende Lage erst aufgebracht, wenn die vorhergehende Lage vollständig ausgehärtet ist. Auf diese Weise kann jedoch eine gleichmäßige Struktur und Festigkeit gegen Delaminierung nicht erreicht werden.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf die Herstellung von mit einer Bohrung versehenen Wickelkörpern und ist dadurch gekennzeichnet, daß beim Wickeln dem Wickelkörper Wärme von außen und/oder von der Bohrung her zugeführt wird, bis die Aushärtung beginnt. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weiter beschleunigt werden.

Eine weitere zweckmäßige Art des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die einzelnen Lagen des Filzes wärmehärtbares Harz eingestäubt oder eingesprüht wird. Hierdurch kann die Verbindung zwischen den einzelnen Lagen weiter verbessert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gerichtet auf eine Ausführungsart mit einer Vorrichtung zum Zuführen und Wickeln des mit Kunstharz imprägnierten Filzes und einer Wärmekammer, in der der Wickel bis zur Fertigpolymerisation wärmebehandelt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar vor der Wickeleinrichtung liegende Zuführeinrichtung für den harzimprägnierten Filz und die Wickeleinrichtung in Wärmekammern liegen, denen die Wärmekammer zur Fertigpolymerisation unmittelbar nachgeschaltet ist, und daß alle Wärmekammern in einem gemeinsamen Ofen angeordnet sind.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einen besonders vorteilhaften, kontinuierlichen Fertigungsablauf. Die bekannte Härtekammer gemäß der oben genannten USA-Patentschrift 2 748 831 hat demgegenüber einen gänzlich anderen Aufbau und ist

nicht geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren in befriedigender Weise durchzuführen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn von einem an sich bekannten Leitrollenkranz umgeben ist.

Eine zweckmäßige weitere Art der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn beheizt ist. Auf diese Weise kann beim Wickeln dem Wickelkörper Wärme von der Bohrung her zugeführt werden.

Die Kurven der F i g. 1 zeigen als Beispiel die Ergebnisse von Versuchen, weiche mit einem Maquenne-Block (Schmelzpunktbestimmungsapparat von Maquenne) durchgeführt worden sind und die die Polymerisation des wärmehärtbaren Harztyps betreffen, der hier ein handelsübliches Phenolformaldehyd ist. Diese Kurven beziehen sich auf folgendes:

Kurve A auf den Beginn der Gelierung des Harzes,

Kurve B auf den Beginn des plastischen polymeren Zustandes des Harzes,
Kurve C auf den Beginn des harten polymeren Zustandes des Harzes.

Für die Praxis ist es vorteilhaft, bei einer Temperatur in der Größenordnung von 180° C zu arbeiten. Dies ergibt einen Zeitintervall a von ungefähr 10 Sekunden, um das Harz vom Beginn der Gelierung zum Beginn des plastischen polymeren Zustandes zu überführen, und eine Zeit b von ungefähr 15 Sekunden, um es hierauf zum Beginn des harten polymeren Zustandes zu überführen.
Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematische F i g. 2 der Zeichnung beschrieben, die einen senkrechten Längsschnitt durch die Vorrichtung zeigt.
Sie umfaßt eine Wärmekammer A, welche eine Vorwärmzone 1 enthält, in welche die dünnen Filze 2 eintreten. Diese weisen z. B. eine Dicke in der Größenordnung von 1 cm auf und sind zuvor mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert worden. In dieser Wärmezone sind ein oder mehrere Geräte 3 vorgesehen, die wärmehärtbares Harz über den Filz verstäuben oder aufsprühen. Gegebenenfalls lassen sich am Ausgang dieser Zone 1 Mittel zur zusätzlichen Heizung vorsehen, wie z. B. Infrarotstrahler 4 in Form von Röhren od. dgl. Der Filz wird im Sinne des Pfei-Ies / durch einen endlosen Förderer 7 geführt.

Während seines Durchganges durch die Zone 1 geliert das Harz und beginnt sich zu polymerisieren, derart, daß sich das Harz am Auslaß 5 im plastischen polymeren Zustand befindet. Diese Änderung des Zustandes des Harzes entspricht im wesentlichen dem Zeitintervall a zwischen den Kurven A und B der Fig. 1 für Phenolformaldehyd und die betrachtete Temperatur von 180° C

Im Endteil der Vorwärmzone 1 können ein oder mehrere Geräte vorgesehen sein, welche wärmehärtbares Harz auf den Filz aufstäuben oder versprühen.

Der die Zonel verlassende Filz 2 wird sogleich einem Formelement zugeführt, welches bei dem dargestellten Beispiel aus einem Dorn 6 besteht, der durch einen auf Speichen befestigten zylindrischen Ring oder Mantel gebildet ist. Dieser Dorn, der auf einer Temperatur gehalten sein kann, welche der des

Filzes benachbart ist, und dem eine Drehbewegung um seine Achse erteilt wird, arbeitet mit Walzen 8 in der Weise zusammen, daß der zwischen den Dorn und die Walzen eingeführte Filz eine Aufwicklung um den Dorn herum erfährt.

Vor dem Aufwickeln des Filzes auf den Dorn kann man die Oberfläche des letzteren mit einem Mittel überziehen, beispielsweise Talkumpuder, feinem Sand od. dgl., welches mit Hilfe von Injektoren oder Düsen 9 aufgebracht wird. Die Walzen 8 sind so angebracht, daß sie sich in radialer Richtung gegenüber der Achse des Dornes bewegen können, um den Änderungen beim Aufwickeln des Filzes nach Maßgabe der Vergrößerung des von ihm gebildeten Zylinders zu folgen. Sie sind ferner auf einem Träger angeordnet, wenn das Aufwickeln beendet ist, so daß der Dorn mit dem so gebildeten Wickelkörper abgezogen weren kann, um einem neuen Dorn Platz zu machen.

Der Dorn befindet sich in einer Zone 10 der Warmekammer, wobei die Temperatur und die Dauer des AufwickeIns des Filzes so ist, daß das den Filz imprägnierende Harz nach dem Aufwickeln und dem Abziehen des Dornes mit der gebildeten Schale an den Beginn des harten polymeren Zustandes überführt wird. Die Änderung des Zustandes des Harzes entspricht im wesentlichen dem Zeitintervall b der F i g. 1 für Phenolformaldehyd und einer Temperatur von 180° C

Es lassen sich Injektoren 15 für wärmehärtbares Harz vorsehen, um einen Überzug auf der Oberfläche des Filzes im Zeitpunkt des Aufwickelns zu erzielen und so eine bessere Verbindung zwischen den einzel-

nen Lagen zu gewährleisten. Diese Injektoren können gleichermaßen auch zum Überziehen der Oberfläche der auf dem Dorn gefertigten Wickelkörper verwendet werden.

Die Dorne, welche die geformten Schalen 14 tragen, werden in eine Zone 11 überführt, die sich an die Zone 10 anschließt. Im Verlauf des Durchganges durch diese Zone setzt sich die Polymerisation des die Wickelkörper imprägnierenden Harzes fort, derart, daß am Auslaß 12 der Wärmekammer A die Polymerisation praktisch beendet ist.

Nun werden die Wickelkörper von den Dornen abgenommen, z. B. durch Aufschneiden an zwei diametral gegenüberliegenden Mantellinien oder durch Ablösen von den Dornen, wobei die letzteren dann vorzugsweise dehnbar sind.

Die leeren Dorne werden an die Formgebungsstation durch den Förderer 13 zurückgebracht, der zum Befördern der Dorne mit den Wickelkörpern von der Formgebungsstation zum Auslaß der Wärmekammer gedient hat.

Es ergibt sich hieraus, daß diese Vorrichtung eine kontinuierliche Herstellung von Schalen, Hüllen, Gehäusen od. dgl. ermöglicht.

Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es lassen sich auch geformte Gegenstände erzielen, indem von einem dünnen, mit wärmehärtbaren Harz imprägnierten Filz ausgegangen wird, der in Faltungen in eine Form eingelegt wird, wobei gegebenenfalls zwischen jeder Faltung eine Injektion von Harz erfolgen kann. Im übrigen sind die Arbeitsbedingungen diejenigen des vorstehend beschriebenen Verfahrens.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von porösen Wikkelkörpern zur Wärmeisolation, vorzugsweise in Rohrform, bestehend aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, die mit einem wärmehärtbaren Kunstharz an ihren Berührungsstellen miteinander verbunden sind, bei dem ein mit dem flüssigen Harz imprägnierter, aus den Fasern gebildeter Filz in mehreren Schichten gewickelt, vorzugsweise auf einem Dorn, und bei dem der erhaltene Wickelkörper bis zur Fertigpolymerisation wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem flüssigen Harz imprägnierte Filz in an sich bekannter Weise unmittelbar vor dem Wickeln bis zum Gelieren des flüssigen Harzes wärmebehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von mit einer Bohrung versehenen Wickelkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wickeln dem Wickelkörper Wärme von außen und/oder von der Bohrung her zugeführt wird, bis die Aushärtung beginnt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die einzelnen Lagen des Filzes wärmehärtbares Harz eingestäubt oder eingesprüht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Vorrichtung zum Zuführen und Wickeln des mit Kunstharz imprägnierten Filzes und einer Wärmekammer, in der der Wickel bis zur Fertigpolymerisation wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar vor der Wickeleinrichtung liegende Zuführeinrichtung für den harzimprägnierten Filz und die Wickeleinrichtung in Wärmekammern liegen, denen die Wärmekammer zur Fertigpolymerisation unmittelbar nachgeschaltet ist, und daß alle Wärmekammern in einem gemeinsamen Ofen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einem Wickeldorn, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn von einem an sich bekannten Leitrollenkranz umgeben ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einem Wickeldorn, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn beheizt ist.