DE1908420B2

DE1908420B2 - Verfahren und anlage zum wickeln von rohren aus faserverstaerktem kunststoff

Info

Publication number: DE1908420B2
Application number: DE19691908420
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5124 Bardenberg Barainsky
Original assignee: Kunststoffbüro Porta GmbH & Co KG1 4973 Uffeln
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE1908420C3; GB1293019A; DE1908420A1; JPS5125455B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wickeln eines Rohres aus faserverstärktem Kunststoff, bei dem die Faserverstärkungslagen in Form von Zuschnitten auf einem Wickeldorn gewickelt werden sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist ein Verfahren bekannt, das allerdings nur zum Herstellen kurzer, rchrförmiger Muffen aus faserverstärktem Kunststoff brauchbar ist, bei dem die Faserverstärkung in Form von Zuschnitten von Verstärkungslagen mit einer der Länge der herzustellenden Rohre entsprechenden Breite auf einen Wickeldorn gleicher Länge aufgewickelt werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Zuschnitte vor dem Aufwickeln durch ein Kunststoffbad geführt; dies ist nur bei schmalen Zuschnitten ohne großen Aufwand möglich.

Bei dem in der DT-PS 5 29 756 beschriebenen Verfahren zum Herstellen von Wickelkörpern wird das, Bindemittel lediglich im Winkel zwischen Wickel und BaI,π auf die BaIm aufgebracht, d.h. die Zugabe des Bindemittels erfolgt, bevor die Zuschnitte auf den Wickeldorn gelangen. Diese Art der Bindemittelaufbringung hat insbesondere den Nachteil, daß Lufteinschlüsse nicht verhindert werden können.
In der US-PS 26 14 058 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern bzw. -rohren beschrieben, bei dem ein mit einem Harz beschichteter Dorn mit einem Verstärkungsmaterial in Form von Fäden oder Matten umwickelt wird und bei dem das

m Harz infolge der beim Aufwickeln auftretenden Spannung durch zwischen den Fäden bzw. Fasern der Matte freibleibende Zwischenräume hindurchgedrückt wird, wobei es die Luft vor sich hersehieben soll. Zusätzlich kann während des Aufwickeins von oben

'5 weiteres Harz aufgebracht werden. Aber auch bei diesem Verfahren lassen sich Lufteinschlüsse nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich lange Rohre wirtschaftlich fertigen lassen, die einen sehr gleichförmigen Aufbau ohne Lufteinschlüsse besitzen und eine glatte, maßhaltige Außenfläche aufweisen.

Gemäß der Erfindung geht man abweichend von dem letztgenannten Verfahren so vor, daß die Zuschnitte trocken bis auf den Wickeldorn gefördert werden und während des Aufwickeins auf dem Wickeldorn und über dessen gesamter Länge mit Kunststoff durchtränkt und gewalkt werden. Die Tränkung der Zuschnitte erfolgt dabei von zwei Seiten, und zwar dadurch, daß einmal der noch auf den bereits aufgewickelten Zuschnitten nach Passieren der Förderwalze befindliche Kunststoff den neu eingehenden Zuschnitt zunächst nur von unten beschichtet. Beim Aufwickeln erfolgt dann, und dies ist sehr wichtig, um blasenfreie Rohre zu erhalten, die

^⁵ Imprägnierung auf der Außenschicht.

Durch die Verarbeitung ganzer Lagenzuschnitte ergibt sich ein sehr einfaches Verfahren mit nur geringem Vorrichtungsaufwand, weil die Führung für das Aufwickeln von Lagen sehr einfach ist. Zugleich ergibt sich durch die Verarbeitung von trockenem, d. h. von ungetränktem Faserverstärkungsmaterial erst die Möglichkeit, auch lange Rohre wirtschaftlich fertigen zu können, weil das trockene Material ziemlich steif und auch in großen Abmessungen hantierbar ist. Die Anzahl der mit dem Kunststoff in Berührung kommenden Teile der Anlage ist minimal mit dem Ergebnis einer weiteren Verminderung des Aufwands bei der Reinigung und Instandhaltung der Anlage. Selbst bei Kunststoff mit langer Topfzeit ergibt sich so eine erhebliche Zeiteinsparung.

Als Faserverstärkung dienen gewöhnlich Glas- oder Polyesterfasern, und bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können die Lagen beispielsweise Glasfaservliese sein, die sehr viel Kunststoff aufzusaugen vermögen, oder ein Gewebe aus Glasfaser-Rovings, oder aber das fertige Rohr kann aus Lagen sowohl von Vlies als auch von Rovinggewebe aufgebaut sein.

Man kann die Verstärkungslagen — ähnlich wie beim vorbeschriebenen Muffenherstellungsverfahren — ein-

w) fach von einer Vorratsrolle ab- und auf den Wickeldorn aufwickeln, bis eine vorgegebene Wandstärke des Rohres erreicht ist. In der Regel wird man aber eine feste Anzahl von Verstärkungslagen vorgeben, um bestimmte Festigkeitswerte für das fertige Rohr zu

η") erreichen. In diesem Faii erhalten die Zuschnitte ir. der Länge eine Abmessung gleich dem Umfang der herzustellenden Rohre oder gleich einem Mehrfachen des limfangs; wenn beispielsweise fünf Lagen Glas-

faservlies übereinander gewickelt werden sollen, so beträgt die Zuschnittlänge das Fünffache des Rohrumfangs. Soll das fertige Rohr aus verschiedenartigen Verstärkungslagen aufgebaut werden, so werden diese nacheinander auf den Wickeldorn aufgewickelt. Auch hier kann man direkt von Vorratsspulen auf den Wickeldorn umwickeln, doch hat es sich — besonders bei der Herstellung von Rohren großer Länge — als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zuschnitte verschiedenartiger Verstärkungslagen dem Wickeldorn als Stapel vorgelegt werden. Man arbeitet dann mit Zuschnitten gleicher Breite, die aber — je nach der Anzahl der La°en, die von jedem Material gewickelt werden soien — unterschiedliche Länge besitzen können. Die dem ersten nachfolgenden weiteren Zuschnitte werden dabei zweckmäßig jeweils unter den Endrand des zuvor aufgewickelten Zuschnitts vorgeschoben und dann aufgewickelt, damit sich nicht einer der nachfolgenden Zuschnitte um andere Teile der Anlage schlingt.

Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Die Anlage ist gekennzeichnet durch eine zu dem horizontal drehbaren Wickeldorn parallel angeordnete drehbare Förderwalze die teilweise in einen Kunststoffbehälter eintaucht und an der der Wickeldorn bzw. die auf ihn gewickelten Faserverstärkungslagen abhebbar mit vorgegebenem Druck anliegen. An dieser Stelle sei bemerkt, daß es aus der US-PS 21 29 573 grundsätzlich bekannt ist, daß man ein flüssiges Klebemittel auf das zu verklebende Material mittels einer Förderwalze auftragen kann, die teilweise in das flüssige Klebemittel eintaucht.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage transportiert die Förderwalze aus dem Kunststoffbehälter den Kunststoff zum Wickeldorn, wodurch eine gleichmäßige Durchtränkung und Walkung der Faserverstärkungslagen an der Berührungslinie von Förderwalze und Wickeldorn gewährleistet sind. Mit zunehmender Wandstärke des Rohres muß der Spalt zwischen Wickeldorn und Förderwalze sich vergrößern; die Spaltweite stellt sich selbsttätig ein, wenn der Wickeldorn auf der Förderwalze unter Schwerkraftwirkung aufliegt. Es ist zweckmäßig, wenn der Spalt zwischen beiden durch einen Anschlag für die Abhebebewegung begrenzt ist. Die Einstellung des Anschlags kann dann so erfolgen, daß nach dem Aufwickeln der letzten Faserverstärkungslage eine stärkere Anpressung zwischen Wickeldorn und Förderwalze vorliegt.

Die Herstellung eines Rohres auf der beschriebenen Anlage soll nachstehend erläutert werden:

Das Rohr soll beispielsweise aus vier Lagen Glasfaservlies, sechs Lagen Glasfaser-Rovinggewebe und weiteren zwei Lagen Glasfaservlies aufgebaut werden. Zunächst werden die drei Zuschnitte gleicher Breite, aber unterschiedlicher Länge (wegen der unterschiedlichen Lagenzahl) vorbereitet und übereinander als Stapel auf einen Tisch gebreitet. Der Zuschnitt für die innersten Lagen liegt oben, gefolgt von den anderen Zuschnitten in der Reihenfolge der Verarbeitung. Der Wickeldorn wird durch einige Umdrehungen „, Berührung mit der Förderwalze benetzt, und die Vorderkante der innersten Faserverstärkungslage wird am Wickeldorn festgelegt. Der Wickeldorn wird dann

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von der roruei waiic aug<-n^>v^,i ^..- -.- .

kung auf etwa dreiviertel des Wickeldomumfangs gewickelt, wobei die Vorderkante den Spalt zwischen Wickeldorn und Förderwalze frei passieren muß, weil -.„•li sonst die Verstärkung um die Furderwal/e wickeln könnte. Danach werden Wickeldorn und Förderwalze wieder zur Anlage gebracht, und der erste Zuschnitt wird fast vollständig aufgewickelt, wobei die Förderwalze ständig neuen Kunststoff nachliefert und in die Glasfaservlieslagen einpreßt. Der zweite Zuschnitt wird mit seiner Vorderkante etwas unter die Hinterkante des ersten Zuschnitts geschoben, so daß der Wickeldorn nicht mehr abgehoben zu werden braucht. Entsprechend verfährt man bei dem dritten Zuschnitt, ίο Wickeldorn und Förderwalze können mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn der Wickeldorn geringfügig schneller läuft, weil infolge der dadurch erzielten Relativbewegung von Wickeldorn und Förderwalze an der Berührungslinie eine Glättung der Rohrfläche und ein Eindrücken etwa herausspießender Faserenden erfolgt. Vor allem aber ergibt sich dadurch eine wesentlich bessere Walkung. Aus dem gleichen Grunde erfolgen noch einige Umdrehungen des Wickeldorns, wenn der eigentliche Wickelvorgang abgeschlossen ist. Durch den obenerwähnten Anschlag für die Abhebebewegung des Wickeldorns ist die Spaltwei'e begrenzt, und es erfolgt eine Kalibrierung des Rohraußendurchmessers. Wenn eine vorgegebene Anzahl von Verstärkungslagen aufgebracht wird, läßt sich mittels Verstellen des Anschlags trotzdem die Rohrwandstärke innerhalb gewisser Grenzen ändern, wobei man zugleich das prozentuale Verhältnis von Kunststoffanteil und Verstärkungsfaseranteil einstellen ω kann.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 in Seitenansicht und

Fig. 2 in Draufsicht, teilweise gebrochen, schematisch eine Anlage zur Herstellung von Rohren gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 und 2 wird von einer Vorratsrolle 10 die Faserverstärkung, beispielsweise Faservlies, in einer der Länge des Rohres entsprechenden Breitenabmessung abgerollt und auf dem Auflagetisch 12 aufgelegt. Der Auflagetisch 12 kann eine Trennvorrichtung zum Abschneiden des richtigen Maßes aufweisen; man erkennt in Fig. 2 die Bahn 14 eines Trennmessers. Die Achse der Vorratsrolle 10 ist senkrecht zur Achse des Wickeldorns 22 angeordnet. Auch die parallele Anordnung ist möglich und in bestimmten Fällen — z. B. bei kurzen, dicken Rohren — sogar vorteilhaft. Die Breiie der Materialbahn auf der Vorratsrolle wäre dann gleich der Länge des Rohres zu wählen, und das Abschneiden würde parallel zu den Achsen erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dagegen ist die Breite der Materialbahn auf der Vorratsrolle 10 gleich einem Mehrfachen des Rohrumfanges.

^ Der abgetrennte Zuschnitt bildet später die äußeren Lagen auf dem Rohrwickel, denn es wird jetzt von einer zweiten Vorratsrolle 16 eine entsprechende Länge Rovinggewebe abgewickelt und über dem ersten Zuschnitt auf dem Auflagetisch 12 aufgelegt. Schließlich ^h() wird die innere Faserverstärkung wieder von der Vorratsrolle 10 abgewickelt und über dem Rovinggewebezuschnitt auf den Auflagetisch 12 aufgelegt. Die Vorratsrollen 10 und 16 sind in einem gemeinsamen Geste!! !8 dn.'hbnr irelagert.

'" Wl'iih clic drei Verstärkungsziiscruiiiie. auf dem Tisch !ionen, /ielv.-n Vursi.hubwal/en 19 und 20 den oben hc}:emien. /ulet/i aufgelegten Zuschnitt 21 ·>οι·\ν ,ιπ·, πι Ku hiiMi,- ,ii:l ilen W iekeldorn 22 I)' : !■-: heceits im:

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Kunststoff benetzt, weil er in Berührung mit der Förderwalze 24 steht, die ihrerseits in eine mit dem zu verarbeitenden Kunststoff, z. B. Gießharz, gefüllten Kunststoffbehälter 26 unten eintaucht.

Vorschubwalzen 19 und 20, Wickeldorn 22 und Förderwalze 24 werden in nicht dargestellter Weise angetrieben; die Antriebseinrichtung bietet keine Besonderheiten, und es ist nur ihr Gehäuse 28 dargestellt.

Der Wickeldorn 22 ist drehbar in Schwenkarmen 30 gelagert, so daß er von der Förderwalze abgehoben werden kann und die Vorderkante der ersten Verstärkungslage den Spalt zwischen Wickeldorn 22 und Förderwalze 24 frei passieren kann. Dann erfolgt das Fertigwickeln, wie oben beschrieben. In dem Gestell 32, in dem einer der Schwenkarme 30 gelagert ist, ist ein Anschlag 34 vorgesehen, um die Spaltweite zu begrenzen, dessen Aufgabe oben erläutert wurde.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Zeichnung nicht maßstabsgetreu ist; zur Verdeutlichung sind die Durchmesser von Wickeldorn 22 und Förderwalze 24 übertrieben groß dargestellt.

Auf der gezeigten Anlage lassen sich Rohre von beispielsweise 4 m Länge mit einem Durchmesser von 10 cm unter Verwendung von fünf bis sechs inneren Glasfaservliesverstärkungslagen, vier bis fünf Rovinggewebeverstärkungslagen und noch etwa vier äußeren Glasfaserverstärkungslagen innerhalb von 5 Minuten herstellen. Der Wickeldorn wird dann aus den Schwenkarmen herausgenommen und zum Aushärten

ίο in einen Härteraum verbracht, während der nächste Wickeldorn bewickelt wird. Vor dem Bewickeln wird jeder Wickeldorn mit einem Antihaftmittel bestrichen, damit nach dem Aushärten das fertige Rohr leicht abgezogen werden kann.

Nach einer längeren Unterbrechung der Arbeit sind selbstverständlich alle Teile, die mit dem Kunststoff in Berührung kommen, mit einem entsprechenden Lösungsmittel zu reinigen; man erkennt, daß dies nur die Förderwalze 24 und der Kunststoffbehälter 26 sind, deren einfache glatte Formen keine Schwierigkeiten bei der Reinigung bieten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wickeln eines Rohres aus faserverstärktem Kunststoff, bei dem die Faserverstärkungslagen in Form von Zuschnitten auf einen Wickeldorn gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschnitte erst auf dem Wickeldorn während des Wickeins auf ihrer gesamten Länge mit Kunststoff durchtränkt und gewalkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuschnitte verschiedenartiger Verstärkungslagen nacheinander auf den Wickeldorn gewickelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschnitte verschiedenartiger Verstärkungslagen dem Wickeldorn als Stapel vorgelegt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten nachfolgenden weiteren Zuschnitte jeweils unter den Endrand des zuvor gewickelten Zuschnitts vorgeschoben und dann gewickelt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufwickeln der letzten Faserverstärkungslage die Rohraußenfläche durch einige Umläufe des Wickeldorns und bei stillstehender Förderwalze geglättet wird.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit einem horizontalen, drehbaren Wickeldorn, gekennzeichnet durch eine zu dem Wickeldorn (22) parallel angeordnete drehbare Förderwalze (24), die teilweise in einen Kunststoffbehälter (26) eintaucht und an der der Wickeldorn bzw. die auf ihn gewickelten Faserverstärkungslagen (21) abhebbar mit vorgegebenem Druck anliegen.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Förderwalze geringfügig niedriger, höchstens gleich der des Wickeldorns gewählt ist.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebebewegung des Wickeldorns durch einen Anschlag (34) begrenzt ist.