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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Imprägnieren
von vorgefertigten Faserbahnen, insbesondere Glasfaserbahnen, mit flüssigem Kunstharz,
bestehend aus einer Tränkwanne und zwei mit gleicher Geschwindigkeit gemeinsam mit
den Faserbahnen durch die Tränkwanne laufenden, endlosen, durchlässigen Förderbändern
und mindestens einer nachgeschalteten Walze zum Abquetschen des überschüssigen Kunstharzes
aus den zwischen den Förderbändern liegenden Faserbahnen.
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Vor allem für die Weiterverarbeitung solcher Faserbahnen zu Formkörpern
ist es von Bedeutung, daß die Imprägnierung gleichmäßig erfolgt und daß das überschüssige
Harz und eingeschlossene Luft einwandfrei entfernt werden können.
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Zur Herstellung großer Formkörper bzw. Formteile aus glasfaserverstärkten
Kunststoffen ist das sogenannte Handauflegeverfahren bekanntgeworden.
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Hierbei werden vorgefertigte Faserbahnen einzeln von Hand in die Form
eingelegt oder auf die Form aufgebracht, mit Hilfe von Pinseln, Walzen od. dgl.
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mit Kunstharz versehen und entlüftet. Danach wird die nächste Faserschicht
aufgelegt, wiederum mit Harz versehen usw., bis die erforderliche Schichtzahl erreicht
ist. Diese bekannte Art des Handauflegeverfahrens ist umständlich, ergibt ungleichmäßige
Glas-Harz-Verteilungen über den Querschnitt, Schwankungen in der Wandstärke und
einen verhältnismäßig geringen Glasgehalt im fertigen Laminat.
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Auch können mit diesem bekannten Verfahren Lufteinschlüsse nicht vermieden
werden.
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Bekannt ist ferner (s. schweizerische Patentschrift 277086) eine
Vorrichtung zum Imprägnieren von Asbestfaserbahnen mit flüssigem Kunststoff. Diese
Vorrichtung besteht aus einer Tränkwanne und zwei mit gleicher Geschwindigkeit gemeinsam
mit den Faserbahnen durch die Tränkwanne laufenden, endlosen, durchlässigen Förderbändern
und zwei nachgeschalteten Walzen, zwischen denen die zwischen den Förderbändern
liegenden Faserbahnen zum Abquetschen des überschüssigen Kunstharzes durchlaufen.
Die Förderbänder bestehen bei dieser bekannten Vorrichtung aus Kupferdrahtnetz.
Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt die Entfernung der eingeschlossenen Luft
beim Abquetschen nicht oder nur in ungenügendem Maß. Dies liegt vor allem daran,
daß sich vor den Walzen ein Harzstau bildet, der durch seine geschlossene Oberfläche
das Entfernen der Luft aus dem Faserpaket hindert.
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Außerdem ist eine Vorrichtung bekanntgeworden (s. britische Patentschrift
933 694), bei der eine Papierbahn eine Harztränkwanne durchläuft und anschließend
über zwei Umlenkrollen geführt wird, die dazu dienen, den Harzüberschuß zu entfernen.
Der Unterschied gegenüber dem Imprägnieren von vorgefertigten Faserbahnen, insbesondere
Glasfaserbahnen, mit flüssigem Kunstharz besteht darin, daß die Faserbahnen wesentlich
dicker als die Papierbahnen sind und auf Grund ihrer Struktur mehr Lufteinschlüsse
als diese enthalten. Außerdem ist die Zugfestigkeit der Faserbahnen wesentlich geringer
als diejenige der Papierbahnen. Bei der bekannten Vorrichtung werden die Papierbahnen
freitragend geführt.
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Die Faserbahnen müssen dagegen zwischen durchlässigen Förderbändern
gehalten werden. Durch Versuche wurde festgestellt, daß bei in der oben beschriebenen
bekannten Weise zwischen Transportbändern aus Drahtnetz liegenden Faserbahnen auch
mit
den Umlenkrollen gemäß der britischen Patentschrift 933 694 die Lufteinschlüsse
nicht entfernt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen
so auszubilden, daß beim Abquetschen des überschüssigen Kunstharzes Lufteinschlüsse
zuverlässig entfernt werden, daß eine gleichmäßige Imprägnierung erzielt wird und
daß nach Bedarf der Glasgehalt im fertigen Laminat höher sein kann als bei Anwendung
der bekannten Herstellungsarten.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Förderbänder
eine Stabgeflecht-Struktur haben, mittels über ihre ganze Breite wirkender Zahnwalzen
angetrieben sind und zum zeitweiligen Eindrücken der Förderbandstruktur in die Faserbahnen
nach dem Verlassen der Tränkzone gemeinsam mit den Faserbahnen unter mechanischem
Zug über mindestens eine Umlenkwalze geführt sind.
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Ein Stabgeflechtgurt ist an und für sich bekannt.
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Seine Anwendung als Förderband bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hat den Vorteil, daß das Förderband eine verhältnismäßig sehr offene Struktur hat
und dennoch eine gute Quersteifigkeit aufweist.
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Bei der Umlenkung drücken sich die Stäbe des Stabgeflechtgurtes zeitweilig
in die Förderbandstruktur ein und quetschen das überschüssige Kunstharz ab.
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Die Quersteifigkeit bedingt dabei ein sehr gleichmäßiges Abquetschen
über die ganze Breite der Faserbahn. Die offene Struktur ermöglicht das zuverlässige
Herauspressen der eingeschlossenen Luft, da weder ein Harzstau möglich ist noch
eine ins Gewicht fallende Abdeckung der Oberfläche der Faserbahn durch den Stabgeflechtgurt
gegeben ist.
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Der Antrieb des Stabgeflechtgurtes mittels über seine ganze Breite
wirkender Zahnwalzen gewährleistet eine gleichmäßige Krafteinwirkung beim Abquetschen
über die ganze Breite der Faserbahn. Die Größe des mechanischen Zuges beim Umlenken
beeinflußt die Tiefe des zeitweiligen Eindrückens der Förderbandstruktur in die
Faserbahn und somit die Stärke des Abquetschens und den Glasgehalt im fertigen Laminat.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich auch durch große Einfachheit
aus. Ferner ist die Herstellung eines Formkörpers durch das Arbeiten mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung insgesamt sehr vereinfacht. Man kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mehrschichtige Faserbahnen auf einmal herstellen und in und auf die Formen bringen.
Auch bei der Herstellung mehrschichtiger Faserbahnen auf einmal ist eine zuverlässige
Entfernung von Lufteinschlüssen gegeben. Es hat sich herausgestellt, daß die Herstellungszeit
größerer Formkörper beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa auf
ein Drittel derjenigen Zeit herabgesetzt wird, die beim obengenannten bekannten
Handauflegeverfahren notwendig ist.
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Eine vorteilafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
gekennzeichnet durch eine verstellbare Halterung mindestens einer Umlenkwalze zur
Einstellung eines gewünschten Umlenkwinkels, vorzugsweise zwischen etwa 10 und 900.
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Bei stärkerer Umlenkung ist der Glasgehalt im fertigen Erzeugnis
höher. Auch der mechanische Zug des Förderbandes kann einstellbar sein. Durch die
Anderung des mechanischen Zuges und des Umlenkwinkels kann der Glasgehalt in der
getränkten Faserbahn
(Laminat) zuverlässig eingestellt werden.
Der mit Glasseidenmatten zu erzielende Glasgehalt liegt etwa zwischen 30 und 450/o.
Bei Gewebelaminaten kann ein noch höherer Glasgehalt erzielt werden.
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Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet
durch mindestens eine weitere, in Gegenumlenkung arbeitende Umlenkwalze.
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Diese zweite Umlenkwalze ermöglicht es, daß die gewünschten Umlenkwinkel
unabhängig von der gewünschten Ablaufrichtung der Förderbänder gewählt werden können.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das der
Erläuterung der Erfindung dient.
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Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf dieses Ausführungsbeispiel
bzw. auf die Zeichnung. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 einen Teil des als Stabgeflechtgurt
ausgebildeten Förderbandes.
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In der F i g. 1 ist das Förderband 1 gegenüber dem Förderband 2 etwas
vorgezogen und bildet so eine Auflagestelle für das Auflegen der zu tränkenden Faserbahn
(nicht gezeichnet), die einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut und z. B. aus
Glasvlies, Glasseidenmatte, Glasseidengewebe auch in Kombination bestehen kann.
Die Förderbänder 1 und 2 bestehen aus einem wie in Fig.2 dargestellten Stabgeflechtgurt,
der eine beidseitige Benutzung der Faserbahn ermöglicht. Die beiden endlosen Förderbänder
1 und 2 werden mittels Motor und Getriebe durch die Walzen 3 und 4 angetrieben und
können mit einem lösbaren Verschluß versehen sein. Beide Walzen, die mit entsprechenden
Zähnen zum Transport der Bänder über deren ganze Breite versehen sind, laufen synchron.
Das untere Band 1 wird durch die in Pfeilrichtung z. B. mittels Spannlager mit Spindelantrieb
verstellbare Walze 5 und das obere Band 2 durch die in Pfeilrichtung z. B. mittels
Spannlager mit Spindelantrieb verstellbare Walze 6 mit der gewünschten Spannung
versehen. Mit 7 ist die Tränkwanne bezeichnet, die in Pfeilrichtung höhenverstellbar
angeordnet ist. Sie kann zur Reduzierung des Harzvolumens gegen das Ende der Arbeitszeit
höhergestellt und so mit dem Boden gegen die Bänder gedrückt werden. Sie kann nach
Ablauf des Tränkprozesses abgesenkt und zum Reinigen seitlich herausgenommen werden.
Mit 8 ist das Tränkbad bezeichnet und mit 9 und 10 die Führungswalzen zum Führen
der Förderbänder 1 und 2 in der Tränkwanne.
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Die Führungswalzen 9 und 10 sind von solchem Durchmesser, daß sie
oberhalb des Tränkbades 8 gelagert werden können, und sind vorzugsweise an beiden
Seiten mit nicht dargestellten Abtropfringen versehen. Mit 11 und 12 sind die Umlenkwalzen
bezeichnet, von denen die Walzell in Pfeilrichtung mittels Spannlager verstellbar
ist zur Einstellung des gewünschten Umlenkwinkels os und somit des gewünschten Glasgehaltes
im fertigen Laminat. In der Praxis variiert dieser Winkel zwischen etwa 100 und
900. Die Walze 12 arbeitet gegenüber der Walze 11 in Gegenumlenkung. Das untere
Förderband 1 läuft über die Walzen 13 und 14, die mit Rücksicht auf das Arbeiten
mit einem möglichst geringen Harzvolumen unter der Tränkwanne 7 angeordnet sind,
zur Walze 5 zurück, und das obere Förderband 2 läuft über die Walze 15 zurück. Unterhalb
der Umlenkwalzen 11 und 12 ist eine mit der Tränkwanne 7 einstückig ver-
bundene
flache Auffangwanne 16 mit schrägem Boden angeordnet. Sie dient zum Auffangen des
durch Umlenkung der Förderbänder 1 und 2 und der zwischen ihnen eingeschlossenen
Faserbahnen um die Umlenkwalzen 11 und 12 aus den Faserbahnen herausgedrückten überschüssigen
Harzes und Rückführung dieses Harzes in die Tränkwanne 7.
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In Fig.2 ist ein Förderband dargestellt, das als Stabgeflechtgurt
17 ausgebildet ist. Für das Stabgeflecht ist vorzugsweise ein korrosionsbeständiger
Draht verwendet. Besonders geeignet sind Drähte aus rostfreiem Stahl. Die gekröpften
Gelenke sind im Betriebe dem Laminat abgekehrt, so daß die Stäbe in einer Ebene
liegen und bei der Umlenkung sich in gleichmäßigen Abständen und gleichmäßig tief
in das Laminat eindrücken.
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Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die F i g. 1 die Funktion der
erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Zuschnitte oder Bahnen, die aus einer
oder mehreren Schichten, z. B. aus drei Lagen Glasseidenmatte und zwei Lagen Rovinggewebe,
wobei das Gewebe vorzugsweise die-Außenlagen bildet, bestehen und die zuvor hergestellt
oder von einer Rolle, auf die sie in vorgefertigtem Zustand aufgewickelt wurden,
abgewickelt werden können, werden in den von den beiden Förderbändern 1 und 2 gebildeten
Keil, der vorzugsweise zum einwandfreien Einführen der Faserbahn einen spitzen Winkel
bildet, eingeführt und zwischen den beiden Förderbändern 1 und 2 durch das Tränkbad
8 geführt. Die Länge der Tränkstrecke ist durch den Abstand der beiden Führungswalzen
9 und 10 bestimmt und richtet sich nach der Art und der Anzahl der zu tränkenden
Glasfasermaterialien, der Viskosität des Kunstharzes, der Imprägnierfähigkeit der
Fasern sowie der gewünschten Bandgeschwindigkeit. Üblicherweise hat sich eine Tränkstrecke
von etwa 1 m als ausreichend erwiesen bei einer Bandgeschwindigkeit von etwa 1,2
bis 3,6 m pro Minute. Der Harzspiegel im Tränkbad soll so niedrig wie möglich gehalten
werden. Er sollte sich etwa 5 bis 10 mm über dem oberen Band befinden.
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Nach Verlassen der Tränkzone erfolgt das Abquetschen des überschüssigen
Harzes und das Entlüften der getränkten Faserbahn mittels Umlenkung der Bänder 1
und 2 und der zwischen ihnen eingeschlossenen Faserbahn über die beiden Walzen 11
und 12.
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Das Entlüften erfolgt bei der Umlenkung durch das Eindrücken der Stäbe
der Förderbänder in das getränkte Faserband, wobei die Luft jeweils seitlich der
Stäbe (in bezug auf die Förderbandrichtung vor und hinter jedem Stab) entweicht.
Nach der Umlenkung und der dabei erfolgten Entfernung des überschüssigen Harzes
und der eingeschlossenen Luft tritt das getränkte Faserband zwischen den beiden
Förderbändern heraus. Der Auslaufwinkel, den die beiden Förderbänder miteinander
bilden, ist größer als der Einlaufwinkel und beträgt vorzugsweise mehr als 450,
um zu verhindern, daß Fasern am oberen Band 2 festgehalten werden.
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Mit dieser Anlage ist es möglich, sowohl mit warmhärtenden, als auch
mit kalthärtenden Harzsystemen zu arbeiten. Dabei wird ein relativ geringes Harzvolumen
in der Wanne angestrebt, welches laufend durch neues Zuführen von frischem Harz
erneuert wird. Hierdurch können die Topfzeiten weit hinausgeschoben werden.
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Um ein tägliches Reinigen der Anlage zu ersparen, wird nach Beendigung
der Arbeit eine inhibierende
Lösung z. B. aus Styrol und Inhibitor
in die Wanne gefüllt und die Anlage mit Höchstgeschwindigkeit gefahren, um einen
möglichst guten Spüleffekt zu erzielen. Die inhibierende Lösung bewirkt, daß die
noch auf den Bändern, Walzen usw. befindlichen Harzpartikel so weit inhibiert werden,
daß keine Aushärtung des Harzes an diesen Teilen möglich ist.
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Das in einem Arbeitsgang imprägnierte und entlüftete Laminat sollte
eine Dicke von 4 bis 5 mm nicht überschreiten, um eine zu starke exotherme Wärmeentwicklung
ebenso zu verhindern, wie das Ablaufen des Harzes an senkrechten Flächen, die mit
dem imprägnierten Laminat belegt wurden.
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Die nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten getränkten
Faserbahnen (Laminate) lassen sich zu Formkörpern, z. B. Platten, Profilen, Rohren,
Behältern, Booten u. dgl. weiterverarbeiten.
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Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Imprägnieren von vorgefertigten
Faserbahnen, insbesondere Glasfaserbahnen, mit flüssigem Kunstharz, bestehend aus
einer Tränkwanne und zwei mit gleicher Ge-
schwindigkeit gemeinsam mit den Faserbahnen
durch die Tränkwanne laufenden, endlosen, durchlässigen Förderbändern und mindestens
einer nachgeschalteten Walze zum Abquetschen des überschüssigen Kunstharzes aus
den zwischen den Förderbändern liegenden Faserbahnen, d a -durch gekennzeichnet,
daß die Förderbänder (1, 2) eine Stabgeflechtgurt-Struktur (17) haben, mittels über
ihre ganze Breite wirkender Zahnwalzen (3, 4) angetrieben sind und zum zeitweiligen
Eindrücken der Förderb andstruktur in die Faserbahnen nach dem Verlassen der Tränkzone
gemeinsam mit den Faserbahnen unter mechanischem Zug über mindestens eine Umlenkwalze
(11) geführt sind.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine verstellbare
Halterung mindestens einer Umlenkwalze (11) zur Einstellung eines gewünschten Umlenkwinkels
(vor), vorzugsweise zwischen etwa 100 und 900.