DE1947936A1

DE1947936A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus harzimpraegnierten Faeden oder Schnueren

Info

Publication number: DE1947936A1
Application number: DE19691947936
Authority: DE
Inventors: Schwencke Herman Frederik
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-22
Publication date: 1970-04-02
Also published as: BE739190A; FR2018649A1; CH495840A; NL6914314A; JPS4820227B1; GB1177050A; SE353045B

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung der

SHELL INTEENATIONILE RESEARCH MAATSOHAPPIJ, N. V., 30 Oarel van Bylandtlaan, Den Haag / NIEDERLANDE

betreffend:

"Verfahren zur Herstellung von JOrmkörpern aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren nach der Wickeltechnik, wobei ein "Faden oder eine Schnur mit einem synthetischen organischen Harz in "flüssigem Zustand imprägniert und vor oder nach dem Imprägnieren durch eine Vakuumkammer geführt und schließlich auf einen Wickelkern aufgewickelt wird und das Harz verfestigen oder aushärten gelassen wird. Beim Imprägnieren eines Fadens oder einer Schnur mit einem Harz wird das siindringende flüssige Harz im allgemeinenden. größten Teil, aber nicht die Gesamtmenge der im Faden oder in der Schnur enthaltenen oder darin eingesehleppten Luft, austreiben. Im Ergebnis enthält der fertige, aus dem harz -imprägniert m. Faden oder der Schnur hergestellte Gegenstand wenigstens etwa 3 bis 5 VoI·-$ freier Luft, die durch den Formkörper

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hindurch in feiner Verteilung in Form von Mikroblasen oder winzigen Schnüren vorliegen. Die Lufteinschlüsse im Formkörper haben nachteilige Einflüsse auf viele gewünschte Eigenschaften des Formkörpers, Z.B. ergeben die Lufteinschlüsse Anhäufungen von Stellen, die bei Beanspruchung zu Rissen im Material führen. Aus diesem Grunde beginnt der Formkörper, wenn er eine Flüssigkeit unter Druck enthält, beispielsweise ein Rohr, bereits bei einem geringeren Druck wie ein vergleichbarer Formkörper mit geringeren oder keinen Luft eins chlüs sen zu lecken oder auszubluten. Auch werden die elektrischen Eigenschaften nachteilig beeinflußt, was bei Anwendungen des Formkörpers unter hohen Spannungen sehr unerwünscht ist, beispielsweise für Stromkreisunterbrecherröhren. -

Es wurde bereits versucht, das Luftvolumen solcher Formkörper zu vermindern, wobei Jedoch wegen bestimmter Schwierigkeiten, wie der hohen Viskosität des flüssigen .Harzes und der geringen Größe der Luftblasen, eine zufriedenstellende Möglichkeit, das Volumen der restlichen Luft im Formkörper erheblich zu vermindern, nicht geschaffen wurde.

Es können einige Verbesserungen dadurch erzielt werden, daß das gesamte Verfahren unter verminderten Druck durchgeführt wird. Das bedeutet, daß die erforderliche Vorrichtung einschließlich der Haspeln für die Fäden oder Schnüre, der Imprägnierkammer, des Wickelkerns und alle damit verbundenen Einrichtungen in einem Raum unter Unterdruckbedingungen eingeschlossen sein müssen. Eine extrem große Vakuumkammer wird in diesem Falle benötigt. Die üblichen Arbeiten, wie das Ansetzen von gebrochenen Fäden

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oder Garnen, das Ersetzen leerer Haspeln und das Auffüllen des Harzbades würde sehr umständlich werden. Dieser Vorschlag muß daher als unpraktisch verworfen werden. Wenn andererseits nur ein Teil der Vorrichtung einem verminderten Druck ausgesetzt wird, also z.B. der imprägnierte Faden oder die Schnur durch eine Vakuumkammer geführt wird, oder ein Vakuum lediglich an die Imprägnierkammer gelegt wird, wird, wie gefunden wurde, die gewünschte Verbesserung des Verfahrens nicht erzielt.

Es wurden Versuche durchgeführt, wobei ein imprägnierter Faden durch eine kleine Vakuumkammer geleitet wurde und nach dem Verlassen der Vakuumkammer über Führungsrollen bewegt wurde, wodurch der Führungsweg des Fadens zum gedrehten Wickelkern abgeleitet und der Faden in vorbestimmter Richtung auf den Wickelkern gelegt wurde. Bei diesen Versuchen unterschied sich jedoch die Luftmenge im als Endprodukt erhaltenen Formkörper nicht wesentlich von der Luftmenge, die ohne Anwendung einer Vakuumkammer eingeschlessen wurde. Es wurde anschließend gefunden, daß eine erhebliche Verminderung des Luftvolumens im Formkörper erreicht werden kann, wenn dem Faden nicht gestattet wird, seinen Lauf über Führungsrollen oder andere Ablenkvorrichtungen abzulenken, sobald der Faden die Vakuumkammer verlassen hat und dadurch erneut in Berührung mit der atmosphärischen Luft gekommen ist.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlich zufriedenstellenden Verfahrens zur Herefeelliug von Formkörpern aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren nach der Wickeltechnik, wobei das Luftvolumen im En&pre&ukt '

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_ /μ - ■ ■ ' · auf 1 % oder darunter gedrückt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren, wobei ein Faden oder eine Schnur mit einem synthetischen organischen Harz im flüssigen Zustand imprägniert und vor oder nach dem Imprägnieren durch eine Vakuumkammer geführt und schließlich auf einen Wickelkern aufgewickelt wird und das Harz verfestigen oder aushärten gelassen wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Faden oder die Schnur von dem Austrittspunkt aus der Vakuumkammer bis zum Berührungspunkt mit dem Wickelkern im wesentlichen geradlinig führt.

Der erfindungsgemäß hergestellte Formkörper kann ein Rohr, ein Behälter, ein Btromkreisunterbrecherrohr oder ein Formkörper mit irgend einer anderen Form sein, der durch Aufwickeln von Fäden oder Schnüren auf einen Wickelkern gebildet werden kann. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form eines Formkörpers beschränkt.

Das als Imprägnierflüssigkeit verwendete flüssige synthetische organische Harz kann ein warmhärtendes Harz sein, das aushärten kann, gegebenenfalls unter zusätzlicher Anwendung von äußerer Wärme zur Beschleunigung der Härtung. Beispiele solcher Imprägnierflüssigkeiten sind Epoxidharze, Polyesterharze, Polyäther und Polyurethane.

Andere geeignete Imprägnierflüssigkeiten sind synthetische thermoplastische Harze im geschmolzenen oder gelösten ZustaHÄjdie durch Abkühlen'.'oder'Verdampfen des Iiösumgsffiittels fest werden. Beispiele derartiger Harse sind PoIy-

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vinylchlorid, Acrylatharze und gesättigte Polyester.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können leicht Formkörper hergestellt werden, die weniger als 1 Vol.-?o Luft enthalten. Der Prozentsatz von Rest-luft im Formkörper ist annähernd proportional dem Absolutdruck in der Vakuumkammer, "bis zu einem Absolutdruck von etwa

0,3 kg/cm . Darunter wird eine weitere Druckverminderung

2 weniger wirksam. Bei einem Absolutdruck von 0,3 kg/cm in der Vakuumkammer können die Formkörper mit weniger als 0,5 Vol.-% Luft hergestellt werden.

Die Entfernung der Luft aus dem Faden oder der Schnur in der Vakuumkammer wird durch Verlängern und Abbiegen der Weglänge des Fadens oder der Schnuir innerhalb der Vakuumkammer durch eine Führung über Führungselemente erleichtert.

Die Vakuumkammer kann die Imprägnierflüssigkeit enthalten, in die der Faden oder die Schnur beim Durchgang durch die Kammer eingetaucht wird, so daß die Vakuumkammer gleichzeitig eine Imprägnierkammer darstellt.

Es ist im allgemeinen Jedoch bevorzugt, den Faden oder die Schnur mit flüssigem Harz vor der Einführung in die Vakuumkammer zu imprägnieren, so daß das Harz als Dichtungsflüssigkeit und Schmierflüssigkeit an der Stelle dient, an der der Faden oder die Schnur in die Vakuumkammer eintritt, um die unteratmosphärischen Sruckbedingungen innerhalb der Kammer gegenüber der atmosphärischen Luft außerhalb der Kammer¹ absudichtea. Es ist daher erwünscht _% anstelle

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des Imprägnierbads in der Vakuumkammer oder zusätzlich, zu diesem eine getrennte Imprägniervorrichtung vorzusehen, in die der Faden oder die Schnur vor dem Eintritt in die Vakuumkammer eingetaucht wird.

Die Vakuumkammer ist vorzugsweise als Kasten ausgebildet, der einen abnehmbaren Verschluß aufweist. Der Faden oder die Schnur kann zwischen elastischen Abdichtungsstreifen, zwischen, gegenüberliegenden Kanten des Deckels und dem kastenförmigen Teil der Vakuumkammer ein- und austreten gelassen werden. Vorzugsweise ist die Leitung, durch, die der Unterdruck erzeugt wird, am niedrigst gelegenen Teil der Vakuumkammer angebracht, so daß etwa aus dem imprägnierten Faden aus tropfendes Harz aus der Kammer zusammen mit der Luft entfernt wird. Gewöhnlich, besteht der Faden oder die Schnur aus Glasfasern, wobei es sich, gewöhnlich um sog. "Rovings" handelt, die aus vielen Einzelfäden zusammengesetzt sind. In der Praxis wird das erfindungsgemäße Verfahren gewöhnlich mit vielen derartigen Fäden oder Schnüren in getrennter oder gebündelter Anordnung durchgeführt, wobei die Fäden oder Schnüre gleichzeitig imprägniert, durch die Vakuumkammer geführt und auf den Wickelkern aufgewickelt werden. Vorzugsweise ist die Vakuumkammer so aufgestellt, daß sie auf einer Achse senkrecht zur Drehachse des Wickelkerns geschwenkt werden kann, so daß sich, während des Aufwickeins automatisch, in die Richtung orientieren kann, in der der Faden oder die Schnur auf den Wickelkern aufgewickelt wird. Gegebenenfalls kann die Vakuumkammer eine Reihe paralleler Stifte enthalten, zwischen denen die Fäden oder Schnüre geführt werden» um sie getrennt voneinander au halten.

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läutert, wobei

Pig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einschließlich einer Vakuumkammer im Querschnitt erläutert,

und

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vakuumkammer darstellt, wenn ein entfernbarer Deckel davon abgenommen ist.

Fig. 1 zeigt einen !eil einer Grundplatte 10, auf die ein Behälter 11 montiert ist, der mit flüssigem Harz gefüllt ist. Der Behälter 11 dient als Imprägnierkammer zur Imprägnierung einer Reihe von Fäden 13, die von Vorratshaspeln (nicht gezeichnet) abgezogen und in den Behälter 11 und aus diesem heraus über eine Reihe von Führungsrollen'12 geführt werden. Aus dem Behälter 11 werden die Fäden 13 zwischen Führungsstäben 23 durch eine Vakuumkammer 14 geführt, die als rechtwinkliger Behälter 15 mit einem abnehmbaren Deckel 16 ausgebildet ist. Die Führungsstäbe 23 sind auf einem Bügel 24 "befestigt, der mit der Vakuumkammer verbunden ist. Die gegenüberliegenden Kanten des DeckeJ.s und des Körpers der Vakuumkammer "besitzen jeweils Verschlußstreifen 17 aus Gummi oder einem anderen elastischen Material. Die Streifen 17 sind identisch ausgebildet und erstrecken sich über den ganzen Umfang der gegenüberliegenden Kanten von Behälter und Deckel, um den Innenraum der Vakuumkammer von der Atmosphäre außerhalb der Kammer abzuschließen, wenn der Deckel auf den Behälter gedrückt wird, wobei die Versehlußstreifen einander gegenüberliegen. Ein biegsamer Schlauch 19 ist mit einem Ende in.Verbindung mit dem

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Innenraum der Vakuumkammer an den Deckel 16 angeschlossen. Das andere Ende des Schlauche 19 ist mit einer Vakuumpumpe verbunden. Innerhalb der Vakuumkammer werden die Fäden über Führungsrollen 18., die in der Kammer 15 angebracht sind, in einem nicht geradlinigen Weg geführt. Ein Druckmesser 20 ist auf der Vakuumkammer angebracht, um den unteratmosphärischen Druck in der Kammer festzustellen. Der Deckel 16 wird auf den Behälter 15 durch die Differenz zwischen

£ dem verminderten Druck in der Kammer und dem Atmosphärendruck außerhalb der Kammer fest aufgedrückt. Die Fäden 13 treten in die Vakuumkammer ein und verlassen diese zwischen · den beiden Verschlußstreifen 17. Da die Fäden 13 vor dem Eintritt in die Vakuumkammer imprägniert worden sind, dient die Imprägnierflüssigkeit als Schmiermittel und als Verschlußmittel beim Durchgang der Fäden zwischen den Verschluß streif en 17· In der Vakuumkammer wird die Luft aus den Fäden ausgetrieben, Nach dem Verlassen der Vakuumkammer werden die Fäden unmittelbar auf einen drehbaren zylindrischen Wickelkern 21 aufgewunden, wobei eine Röhre geformt wird. Die Fäden zwischen dem Austrittspunkt aus der Vakuumkammer und dem Berührungspunkt mit dem Wickelkern durchlaufen einen geradlinigen Weg, mit anderen Worten ausgedrückt, werden die Fäden nicht über irgend weiche Führungselemente geführt, die eine Ableitung der Fäden von einem geradlinigen Weg bewirken.

Während des Aufwickeins wird die Grundplatte 10 parallel zur Drehachse a des Wickelkerns hin und her bewegt, so daß der Wickelkern einheitlich über seine gesamte Länge mit einer oder mehreren Schichten aus den Fäden bedeckt ''wird.·. Vorzugsweise ist die Vakuumkammer 14- auf der Grundplatte mit einem Drehzapfen 22 befestigt, der ein Schwingen der

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Vakuumkammer auf einer Achse Td erlaubt, die senkrecht zur Achse a des Wickelkerns ausgerichtet ist. Die Vakuumkammer wird dann automatisch in die Richtung orientiert, in die die Fäden durch den gedrehten Wickelkern gezogen werden.

Außer der dargestellten Art der Vakuumkammer werden an sich "bekannte und hier nicht näher beschriebene erforderliche Vorrichtungen zur Durchführung der Wickeltechnik aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren verwendet, einschließlich der Imprägnierkammer und dem drehbaren Wickelkern.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde folgender Versuch durchgeführt.

von

Es wurde . eine Reihe e*te 8 Glasfaserrovings gleichzeitig in einem Bad aus einem flüssigen Epoxyharz imprägniert, durch eine Warmkammer geführt, in der ein Absolutdruck . von 0,3 kg/cm aufrechterhalten wurde und aus der Vakuumkammer in gerader Sichtung auf" einen Wickelkern mit einer ■_ Geschwindigkeit von 50 m/min aufgezogen. Die 8 Rovings wurden parallel als Band auf dem Wickelkern aufgewickelt. Es wurden verschiedene Schichten dieser Bänder aufeinander und dicht zusammengewickelt, wobei ein Rohr gebildet wurde. Nachdem das Harz in dem erhaltenen Formkörper ausgehärtet war, enthielt, wie gefunden wurde, das Rohmaterial nur 0,5 Vol.-% Luft.

Wenn der Versuch unter den genau gleichen Umständen durchgeführt wurde, wobei lediglich die Rovings zwischen der Vakuumkammer und dem Wickelkern über eine Führungsrolle geführt wurden, so daß die nach ob@n und nach unten laufende Teile der Rovings einen Winkel von etwa 1; LuXtvolumen im erhaltenen Bohr 3 %*

der Rovings einen Winkel von etwa 120° umfaßten, betrug das

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zur -Herstellung von Formkörpern aus harzimprägnierten Fäden oder Schnüren, wobei ein Faden oder eine Schnur mit einem synthetischen organischen Harz in flüssigem Zustand imprägniert und vor oder nach dem Imprägnieren durch eine Vakuumkammer geführt und schließlich auf einem Wickelkern aufgewickelt wird und das Harz verfestigen oder aushärten gelassen wird, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß man den Faden oder die Schnur von dem Austrittspunkt aus der Vakuumkammer bis zum Berührungspunkt mit dem Wickelkern im wesentlichen geradlinig führt.

2) Verfahren nach Anspruch Λ , dadurch ge k e η η - "ζ e ic h η e t _? daß man innerhalb der Vakuumkammer die Bewegungsrichtung des Fadens oder der Schnur wenigstens Imal umleitet.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ ei ,ch η e t , daß man den Faden oder die Schnur mit dem Harz vor dem Eintritt in die Vakuumkammer imprägniert.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bia 3> dadurch g e k en ή zeichnet , daß man den Faden oder die Schnur in die Valcuumkammer und aus ihr heraus zwischen elastischen Ver-

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Schlüssen zwischen den überliegenden Kanten von abnehmbaren Teilen der Vakuumkammer führt.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Vakuumkammer verwendet, die drehbar auf einer zur Drehachse des Wickelkerns senkrechten Achse befestigt ist..

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