DE1504197A1

DE1504197A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Staeben,Profilen und Rohren aus faserverstaerkten Plasten in vertikaler Laufrichtung

Info

Publication number: DE1504197A1
Application number: DE19651504197
Authority: DE
Inventors: Wende Dipl-Chem Dr Alfred; Lubisch Dipl-Ing Hans-Juergen
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date: 1965-12-21
Filing date: 1965-12-21
Publication date: 1969-09-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stäben, Profilen und Rohren aus faserverstärkten Plasten in vertikaler Laufrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben, Profilen und Rohren aus faserverstärkten wärmehärtbaren Plasten in vertikaler Laufrichtung.
Bekannt sind Horizontalziehanlagen für Stäbe und Profile, die wesentliche Nachteile bei der Herstellung großer Profilabmessungen bringen. Das Eigengewicht bewirkt ein Durchhängen der Profile und damit ein Ver werfen der senkrecht stehenden Stege. Außerdem fließt das Kunstharz in die unteren Teile der Profile ab und bringt damit ungleichmäßige Hars-Paser-Verteilungen und ungeichmäßige Festigkeiten.
Bekannt ist weiterhin eine Vertikalziehanlage für Roh re, bei der längs eines Dornes Faserstränge angelegt und diese außerdem mit Fasern umwickelt werden können Das Verfahren arbeitet mit einem durchgehenden~Dorn, der aus verschiedenen Stücken zusammengesetzt ist.
Dieser Dorn muß vor der Härtung der Rohre wieder auseinandergetrennt werden. Das bedeutet, daß nur Rohre beschränkter Längen hergestellt werden können.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Stäben in vertikaler Richtung bekannt, bei dem ijil wesentlichen die von den horizontalen Ziehanlagen bekannten Elemente übernommen werden. Durch die Verwendung langer Pormrohre oder Formgeber sind erhebliche Zugkräfte zu bewältigen.
Allen bekannten Verfahren gemeinsam ist, daß in der Härtestrecke formgebende werkzeuge, d.h. Formrohre im Härteofen, Formdüsen zwischen den Härteöfen, Dorne im Härteofen, verwendet werden. Das bringt den erheblichen Nachteil mit sich, daß diese kontinuierlichen Anlagen in ihrem Lauf in keinem Fall unterbrochen werden dürfen, da dann ein erneutes Anfahren erst unter großen Schwierigkeiten möglich ist. In den formgebenden tTerkzeugen im Härteofen härtet das Kunstharz bei Stillstand aus und brennt fest.
Bei Verwendung von formgebenden Düsen zwischen den Härteöfen härtet das Kunstharz in den Offen vor und hinter den Düsen aus. Da durch den Stillstand Deformierungen des Stabes auftreten, ist es nicht möglich, den ausgehärteten Stab beim erneuten Anfahren durch die DUse zu ziehen. Das bedeutet, daß bei einem Stillstand dieser Anlagen das Verfahren nach der Tränkung der Fasern unterbrochen werden muß und bei einem erneuten Anfahren das Material in die Härtezone neu eingeführt werden muß. Da aber das Anfahren solcher Anlagen ein sehr schwieriger Arbeitsvorgang ist, bedeutet eine Unterbrechung in Ziehvorgang einen großen Zeitverlust.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben, Profilen und Rohren aus faserverstärkten, wärmehärtbaren Plasten in vertikaler Laufrichtung, bei dem zu beliebigen Zeiten Unterbrechungen und erneutes Anfahren möglich sind, sowie Vorrichtungen zur Durchfürung des Verfahrens zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Formgebung nur in einer kurzen Form unmittelbar nach der Tränkung, aber vor der Härtung erfolgt, und daß die Form der Profile während der Härtung allein durch den auf sie ausgeübten Zug erhalten wird. Zur Tränkung der Fasern mit Harz wird eine heizbare Tränkwanne benutzt, wobei diese zweckmäßig so kippbar angeordnet ist, daß die Düse beim Kippen vom Harz freigegeben wird. Die itise zur endgUltigen Formgebung ist direkt an der Tränkwanne angebracht, so daß die Vorformung noch in der Tränkwanne erfolgt. Die Düse ist schräg zur Achsrichtung teilbar. Zur Herstellung von Rohren wird ein in die lüse eingehängter, nur zentrierter Dorn verwendet. Zur Herstellung von Rohren mit gewickelten Fasern wird der Dorn durch die erste Dose, die Wickelvorrichtung und eine zweite ilise geführt. Die erste Düse für die längsverstärkenden Pasern ist so ausgebildet, daß sie in ihrem Querschnitt so viel Harz durchlassen, wie zur Tränkung der gewickelten Fasern erforderlich ist.
Von bekannten Aufstellvorrichtungen für die Faserrollen wird das Fasermaterial über Spannvorrichtungen durch einen Wärmeofen zur Faservorwärmung abgezogen. Das Fasermaterial wird in eine heizbare mit Kunstharz gefüllte Tränkwanne eingeführt, in dieser Wanne vorgeformt und dann durch eine am Boden der Tränkwanne angebrachten Düse gezogen. Die Dränkwanne ist deshalb heizbar ausgebildet, um einmal die Verarbeitung hoch viskoser Harze zu ermöglichen, bei normal viskosen Harzen die Durchtränkung der Fasern zu verbessern, und zum anderen, um mit dieser Vorwärmung die Härte strecke verkürzen zu können. Die Tränkwanne ist ein waagrecht liegender flacher Behälter, der an dem einen Ende am Boden die DEse enthält, und der am anderen Ende in einem Drehpunkt gelagert ist. Durch diese flache Ausführung wird ermöglicht, daß bei minimalem Harzinhalt eine größtmögliche Tränkstrecke zur Verfügung steht, daß das zu tränkende Material beim Durch gang gut beobachtet werden kann, und daß das Kunstharz durch Ankippen der Wanne vor der DUse entfernt werden kann. Das Ankippen der Tränkwanne gestattet ein leichtes Auswechseln der Linse, ohne daß die Harzfiillung entfernt werden muß.
In der Tränkwanne sind Leiteinrichtungen für das Fasermaterial angeordnet. Uber verschiedene Vorformdüsen wird das Fasermaterial zur eigentlichen lüse geführt. Die Vorformdüsen bringen den Strang allmählich auf die endgUltige Form. Damit wird die noch eingeschlossene Luft vollständig entfernt. Die Anordnung der Vorformung einschließlich der Formung in der Tränkwanne selbst läßt das abgestreifte Harz in der Dränkwanne. Außerhalb der Tränkwanne wird an keiner Stelle mehr Harz abges Die Düse ist teilbar gestaltet mit einer schräg zur vertikalen Achse liegenden Teilfläche. Damit wird ein einfaches Anziehen bei Inbetriebnahme gewährleistet, da die Düse um die zusammengefaßten Fäden zusammengesetzt werden kann.
Infolge der schrägen Teilflächen können sich die Fäden nicht in die Teilfuge setzen. Die Fäden berühren die Teilfuge nicht auf der ganzen Linie, sondern nur an einem Punkt.
Mit einer solchen Düse können runde und andere volle Profile gezogen werden.
Zur Herstellung von hohlen Profilen, z.B. Rohren, wird in diese teilbare itise noch ein kurzer iornstummel eingehängt, der zur Sicherung der Wandstärke in der 1)Use zentriert ist und durch eine einfache Haltevorrichtung gegen die Düse abgestützt ist, damit er dem Zug des Fasermaterials standhält. Mit dieser Vorrichtung können Rohre mit längsverstärkenden Fasern hergestellt werden.
Zur Herstellung von Rohren mit sowohl längs der Achse als auch senkrecht oder in einem bestimmten Winkel dazu angeordneten Verstärkungsfäden wird die Vorrichtung durch einen Drehteller ergänzt. Der Dornstummel wird so lang ausgebildet, daß er von der Düse am Boden der Tränkwanne durch die Wickelvorrichtung und durch eine danach angeidnete zweite ilise reicht. Lurch die am Boden der Tränkwanne angeordnete Düse werden die längsverstärkenden Fäden abgezogen, und zwar mit einem Harzgehalt, der höher ist als im Endprodukt gefordert. Das heißt, der Durchmesser der Düse muß so groß sein, daß durch die Düse sowohl das zur Tränkung der längsverstärkenden Fasern als auch das zur Tränkung der dann aufgewickelten Fasern ausreicht. AuP diese mit viel Harz getränkten Fasern werden von der Wickelvorrichtung trockene Fäden aufgewickelt.
Durch besondere Spannvorrichtungen wird der Faden so gebremst, daß er mit einem bestimmten Zug auf das getränkte Material aufgebracht wird. Dadurch wird das Harz herausgedrückt und der Faden durchtränkt sich selbst. Zur Verbesserung der durchtränkung und zur Erhaltung der Form ist nach dem Aufwickeln eine zweite Düse angeordnet.
Nach der Formgebung geht das Material zur Aushärtung in die Härtezone. Diese Härtezone besteht aus einem dielektrischen Feld und Wärmeöfen zur NachhBrtung. In der Härtezone befinden sich keine formgebenden Werkzeuge. Die Form des Materials wird in dieser Zone allein durch den von der Abzugsvorrichtung ausgeübten Zug erhalten. Die Erhaltung der Form durch den Zug ist möglich, da in:ftlge der senkrechten Anordnung keine weiteren Kräfte auf das Material einwirken. Durch die Düse am Boden der Tränkwanne wird die Form festgelegt. Im ausgehärteten Zustand in der Abzugsvorrichtung ist die Porm gleichfalls festgelegt. Dazwischen liegt die Härtezone, durch die das Material in einer gleichmäßigen Spannung läuft, da das Fasermaterial vor der Tränkung durch Spannvorrichtungen gleichmäßig gespannt wird. Reibungskräfte können auf das Material nicht einwirken. Die Schwerkraft wirkt in gleicher Richtung wie der Zug. Diese Anordnung, der freie Durchgang durch die Härte Zone, ermöglicht es, die Anlage beliebig anzuhalten und wieder anzufahren, ohne daß ein Xestbrennen des aushärtenden Harzes bei Stillstand zu befürchten ist. Diese Anordnung ermöglicht auch die vereinfachte Anwendung der Aushärtung im dielektrischen Feld, da das Material in die HErtezone ohne Werkzeuge, die mit großen Energieverlusten in einem solchen Peld behaftet sind, passiert.
Der Schacht der Öfen ist mit dem jeweiligen Profil entsprechenden Abdeckblechen zur Verhinderung der Wärmeabführung durch Zugwirkung abgedeckt.
Nach der Härtung wie das Material zur Abkühlung durch eine Kühlzone geführt, läuft durch die Abzugs vorrichtung und wird dann entsprechend dem gewünschten Maß abgelängt.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei spiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Pig. 1: ein Verfahrensschema Fig. 2: eine Tränkwanne Fig. 3: eine Düse mit schräger Teilfläche Fig. 4 : eine Düse mit eingehängtem, zentriertem Fig. 5 : eine schematische Darstellung der Abdeckung eines Ofenschachtes.
Vom Zettelbaum 1 werden die Fasern durch Führungsbleche 2 zusammengefaßt und in einen Trockenofen 3 geführt. In der Tränkwanne 4 mit den Vorformdüsen 5 und der Düse 6 wird das Fasermaterial mit Kunstharz getränkt und geformt. Mit der Wickelvorrichtung 7 werden schraubenförmig Fasern aufgewickelt und mit einer Düse 8 geformt. Danach geht das Material in ein dielektrisches Peld 9 zur Härtung und zur Nachhärtung in einen Härteofen 10. Nach DurchlauSen einer KAhlstrecke 11 wird es vom Abzug 12 abgezogen und von einer Trennvorrichtung 13 abgelängt.
Die Tränkwanne 4 ist mit einem heizbaren Mantel 14 versehen.
Sie ist um einen Drehpunkt 15 kippbar. Am Boden der Tränkwanne befindet sich die Düse 6. Im angekippten Zustand gibt das Harz die Düse vollkommen frei.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben, Profilen und Rohren aus faserverstärkten, wärmehärtbaren Plasten in vertikaler Laufrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung nur in einer kurzen Form unmittelbar nach der Tränkung, aber vor der Härtung erfolgt, und daß die Form der Profile während der Härtung allein durch den auf sie ausgeübten Zug erhalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Tränkung der Fasern mit Harz eine heizbar Tränkwanne (4) benutzt wird.
3. Vorrichtung zur lurchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ränkwanne (4) so kippbar angeordnet ist, daß die Düse (6) beim Kippen vom Harz freigegeben wird.
4. Vorrichtung zur lurchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) zur endgültigen Formgebung direkt an der Tränkwanne (4) angebracht ist,und daß die Vorformung noch in der Tränkwanne erfolgt.
5. Vorrichtung zur lurchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) schräg zur Achsrichtung teilbar ist.
6. Vorrichtung zur lurchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Rohren ein in die Düse (6) eingehängter, nur zentrierter Dorn (16) verwendet wird.
7. Vorrichtung zur lurchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch-gekennzeichnet, daß der Dorn (16) zur Herstellung von Rohren mit gewickelten Fasern durch die erste Düse (16), die Wickelvorrichtung <7) und eine zweite Düse (8) führt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse (6) für die längsverstärkenden Fasern so ausgebildet ist, daß sie in ihrem Querschnitt so viel Harz mit durchläßt, wie zur Tränkung der gewickelten Fasern nötig ist.

L e e r e i t e