DE1303053C2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von poroesen wickelkoerpern zur waermeisolation, vorzugsweise in rohrform, bestehend aus kunstharzgebundenen mineralischen fasern, insbesondere glasfasern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von poroesen wickelkoerpern zur waermeisolation, vorzugsweise in rohrform, bestehend aus kunstharzgebundenen mineralischen fasern, insbesondere glasfasernInfo
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Description
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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 Beriihrungsstellen 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 Mediüms 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
ua-
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gestrebt wird, daß der Polymerisationsvorgang schneller und gleichmäßiger, als dies bisher der Fall
war, im gesamten Wickelkörper abläuft.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der S
mit dem flüssigen Harz imprägnierte Filz in an sich bekannter Weise unmittelbar vor dem Wickeln bis
zum Gelieren des flüssigen Harzes wännebehandelt 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, ao 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 erfindungsge- as
mäße 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
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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 Fig. 1 zeigen als Beispiel die Ergebnisse von Versuchen, welche mit einem Maquenne-Block
(Schmelzpunktbestimmungsapparat von Maquenne) durchgefühlt 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.
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 α 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 Fig. 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
vpn Röhren od. dgl. Der Filz wird im Sinne des Pfeiles / 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 α 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 Domes 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 Wärmekammer, wobei die Temperatur und die Dauer des
Aufwickelns 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
ao 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 (6)
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 ge-
kennzeichnet, 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 ao 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 ge-
kennzeichnet, daß die unmittelbar vor der Wickeleinrichtung liegende Zuführeinrichtung für den
harzimprägnierten Filz und die Wickeleinrichtung
in Wärmekammern liegen, denen die Wärmekammer zur Fertigpolymerisation unmittelbar nach-
geschaltet 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.
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