DE19614806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines schlauch- oder rohrartigen Formkörpers aus einem faserverstärkten Reaktionsharz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel­ lung eines schlauch- oder rohrartigen Formkörpers aus ei­ nem mit mindestens einem Faserstrang verstärkten Reaktions­ harz, bei dem auf einem durch einen Folienschlauch gebilde­ ten und mit einem gasförmigen Stützmedium beaufschlagten Kern durch den spiralförmig aufgewickelten Faserstrang und das Reaktionsharz eine mit dem Reaktionsharz durchtränkte Faserschicht erzeugt und anschließend zur Aushärtung ge­ bracht wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der älteren Patentanmeldung P 44 30 506.0 ist ein Ver­ fahren zur Herstellung von rohrartigen Formteilen aus ei­ nem mit mindestens einem Faserstrang verstärkten Reaktions­ harz bekannt, bei dem zunächst ein Kern aus einem mit ei­ nem gasförmigen Stützmedium beaufschlagten Folienschlauch gebildet wird. Sodann wird auf diesen Kern ein Reaktions­ harz aufgebracht, in welches dann mindestens ein spiral­ förmig verlaufender Faserstrang eingewickelt wird. Dabei ist es auch möglich, den aufzuwickelnden Faserstrang kurz vor dem Aufwickelvorgang mit dem Reaktionsharz zu tränken bzw. zu benetzen. Die aus dem Reaktionsharz und dem Faser­ strang gebildete Faserschicht wird entweder sofort zur Aushärtung gebracht oder nach dem Aufbringen einer Deck­ folie längs gefaltet, aufgewickelt und anschließend bei­ spielsweise zur Sanierung von Kanalrohren verwendet.

Bei diesem Herstellungsverfahren wird das gasförmige Stütz­ medium vom fertigen Ende des rohrartigen Formteiles aus in den Kern eingeleitet. Dies bringt es mit sich, daß der Druck des Stützmediums im Folienschlauch starken Schwan­ kungen unterworfen ist, was sich nachteilig auf den Wickel­ vorgang des Faserstranges auswirkt. Immer dann, wenn ein fertiger, nicht ausgehärteter oder ausgehärteter, rohrar­ tiger Formkörper von dem endlos gefertigten Rohrstrang ab­ getrennt wird, muß die Zufuhr des Stützmediums in den Kern zumindest kurzzeitig unterbrochen werden, was, um ein Ein­ fallen des Kernes zu vermeiden, zu einer Unterbrechung der Fertigung führt. Nach dem Abtrennen eines gewickelten Form­ körpers muß wieder verhältnismäßig viel Stützmedium zuge­ führt werden, bevor die Fertigung beginnen kann, was zu einer weiteren Verlängerung der Unterbrechung führt. Die mit den Unterbrechungen verbundenen Druckdifferenzen können die Fertigung bzw. den Wickelvorgang beeinträchtigen. Dar­ über hinaus wird es bei dem bekannten Verfahren als nach­ teilig angesehen, daß der Druck des Stützmediums im Kern auch dort aufrechterhalten werden muß, wo es überhaupt nicht mehr erforderlich ist. Dieser Druck ist bei der Er­ stellung von sogenanntem Naßlaminat grundsätzlich hinder­ lich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung eines schlauch- oder rohrartigen Formkörpers aus einem mit mindestens einem Faserstrang ver­ stärkten Reaktionsharz aufzuzeigen, bei dem der Druck des gasförmigen Stützmediums in dem aus einem Folienschlauch gebildeten Kern problemlos und ohne großen Aufwand auch dann konstant gehalten werden kann, wenn von dem endlos gefertigten schlauch- oder rohrartigen Formkörper einzelne Formkörperstücke in beliebiger Länge abgetrennt und/oder aufgewickelt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorge­ schlagen, daß in dem Kern nur ein durch ein Widerlager und einen mit Abstand davon angeordneten Stopfen begrenzter Bereich mit dem Stützmedium beaufschlagt und das Stützmedi­ um durch das Widerlager in den Stützbereich eingeleitet wird.

Bei einer solchen Verfahrensweise kann der Druck des gas­ förmigen Stützmediums insbesondere in dem Bereich, in dem der Faserstrang spiralförmig auf den aus dem Folienschlauch gebildeten Kern aufgewickelt wird, konstant gehalten werden, so daß insbesondere beim Abtrennen von schlauch- oder rohr­ artigen Formkörperstücken eine Unterbrechung des Wickel- bzw. Fertigungsvorganges nicht erforderlich ist. Der für das Einbringen des Stützmediums erforderliche Aufwand wird dadurch verringert.

Weitere Merkmale eines Verfahrens gemäß der Erfindung sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 20 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines schlauch- oder rohrartigen Formkörpers aus einem faserverstärkten Reaktions­ harz und

Fig. 2 eine Ergänzung der Vorrichtung der Fig. 1.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Vorratsrolle 1 gezeigt, die einen flach gewickelten Folienschlauch 2 aus einem modi­ fizierten Kunststoff aufnimmt. Dieser Folienschlauch 2 ist unter Verwendung von besonderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Abstandsstreifen, die sich an beiden Seiten des flachen Folienschlauches 2 befinden, auf einer Trommel 3 oder dergleichen aufgewickelt. Die Abstandsstreifen be­ wirken dabei, daß die Wandungen des Folienschlauches 2 im Bereich zwischen den Abstandsstreifen nicht dicht aufein­ anderliegen und insbesondere im Bereich der sich gegen­ überliegenden Wandungen des Folienschlauches 2 ein geringer Spalt vorhanden ist. In diesen Spalt des flachen Folien­ schlauches 2, der in der Zeichnung nicht erkennbar ist, kann in das innere Ende desselben - von der Trommel aus­ gehend - ein gasförmiges Stützmedium, beispielsweise Druck­ luft, in den Folienschlauch 2 eingeleitet werden, welches dann, wenn der Folienschlauch 2 die Vorratsrolle 1 verläßt, zu einer ringförmigen Verformung des Folienschlauches 2 führt.

Bedarfsweise kann der Vorratsrolle 1 ein schneckenartiges Gehäuseteil 4 zugeordnet sein, welches ein allmähliches Übergehen des Folienschlauches 2 vom gefalteten in den schlauchförmigen Zustand sicherstellt.

Der von der Vorratsrolle 1 abgezogene und einen ringförmi­ gen Querschnitt aufweisende Folienschlauch 2 wird nun zu­ nächst über ein Widerlager 5 gezogen, das einen kreisför­ migen Querschnitt besitzt und den inneren Querschnitt des Folienschlauches 2 weitgehend abdichtet. Dieses Widerlager 5 wird beispielsweise aus einer Platte 5a gebildet, in der mindestens zwei Stützrollen 5b drehbar gelagert sind. Die Stützrollen 5b weisen eine ballige Oberfläche bzw. einen elliptischen Querschnitt auf, der der Umfangslinie des kreisförmigen Widerlagers 5 stark angenähert ist. Dies be­ deutet, daß mit steigender Anzahl von Stützrollen 5b die kreislinienförmige Umfangsfläche der Platte 5a mit den Stützrollen 5b und damit des Widerlagers 5 immer näher erreicht wird.

Die Platte 5a ist mit mindestens einer Durchlaßöffnung 6 für ein gasförmiges Stützmedium versehen, wobei die äußere Spalte zwischen den Stützrollen 5b und der Platte 5a des Widerlagers 5 ebenfalls diese Durchlaßöffnung 6 bilden kön­ nen. Der Querschnitt der Durchlaßöffnung(en) 6 ist so ge­ wählt bzw. bemessen, daß auch hinter dem Widerlager 5 ein ausreichender Druck des gasförmigen Stützmediums vor­ herrscht, der in der Lage ist, den angestrebten bzw. kreis­ förmigen Querschnitt des Folienschlauches 2 aufrecht zu erhalten.

Das Widerlager 5 stützt sich als solches innen über den Fo­ lienschlauch 2 auf mindestens zwei Tragrollen 7, 8 ab, die sich außerhalb des Folienschlauches 2 befinden. Auch ober­ halb des Widerlagers 5 befindet sich mindestens eine Trag­ rolle 8, an der das Widerlager 5, ebenfalls über den Fo­ lienschlauch 2, geringfügig anliegt. Die Tragrollen 7, 8 stellen dabei sicher, daß das Widerlager 5 bei der Bewegung des Folienschlauches 2 in Richtung des Pfeiles 9 eine weit­ gehend senkrechte Lage einnimmt und damit den Querschnitt des Folienschlauches 2 zumindest bis auf einen geringen Spalt abschließt.

Für diese Bewegung des Folienschlauches 2 ist eine Trans­ porteinrichtung 10 vorgesehen, die im dargestellten Aus­ führungsbeispiel aus zwei an gegenüberliegenden Seiten des Folienschlauches 2 anliegenden Transportbändern 11 besteht, die über die bereits erwähnten Tragrolle 8 und eine weitere, mit Abstand davon angeordnete Tragrolle 12 geführt sind. Über diese Transporteinrichtung 10 ist die Geschwindigkeit des Folienschlauches 2, mit der derselbe in Richtung des Pfeiles 9 bewegt wird, entsprechend der Fertigungsge­ schwindigkeit und den Fertigungsbedingungen einstellbar.

Mit Abstand von dem Widerlager 5 ist ein Stopfen 13 vorge­ sehen, über den der Folienschlauch 2 vor Beginn der eigent­ lichen Fertigung ebenfalls gezogen wird. Dieser Stopfen 13 besitzt ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Größe so bemessen ist, daß derselbe den inneren Querschnitt des Folienschlauches 2 weitgehend dichtend abschließt. Der Stopfen 13 ist über ein nur axiale Kräfte übertragendes Verbindungsglied 14, beispielsweise eine Kette oder ein Seil, in einem vorgegebenen Abstand mit dem Widerlager 5 verbunden. Damit wird zwischen dem Widerlager 5 und dem Stopfen 13 ein in seiner Länge genau vorgegebener, also nur eng begrenzter Bereich des Folienschlauches 2 gebildet, in dem der Folienschlauch 2 einen äußerst stabilen Kern für die Herstellung eines schlauch- bzw. rohrartigen Formkör­ pers aus einem mit mindestens einem Faserstrang verstärkten Reaktionsharz bildet. Die Herstellung des schlauch- oder rohrartigen Formkörpers erfolgt mittels eines nur angedeu­ teten Wickelkopfes 15. Dabei wird entweder ein Faserstrang auf eine bereits aufgebrachte Schicht aus einem Reaktions­ harz aufgewickelt oder es wird mindestens ein Faserstrang spiralförmig aufgewickelt, der mit einem Reaktionsharz durchtränkt bzw. benetzt ist. Der Wickelvorgang kann be­ darfsweise in mehreren Stufen erfolgen. Dabei kann der Wickelkopf 15 genau quer zum Kern bzw. Folienschlauch 2 angeordnet sein oder eine Schräglage, beispielsweise unter einem Winkel von 5-25°, einnehmen. Bedarfsweise kann der Wickelkopf 15 auch eine in Richtung des Folienschlauches 2 hin- und hergehende Bewegung für eine sogenannte Kreuz­ wicklung ausführen. Der Hub des Wickelkopfes 15 kann, in Abhängigkeit vom Durchmesser des Folienschlauches und der Anzahl der Faserstränge, etwa 200 bis 2000 mm betragen. Eine kreuzweise Wickelung der Faserstränge ist auch durch einen zweiten Wickelkopf 15 möglich. Nach dem Wickelvorgang kann bedarfsweise eine weitere Schicht aus Reaktionsharz aufgebracht werden.

Der aus dem Folienschlauch 2 und der Faserschicht gebildete schlauchartige Formkörper besitzt meistens einen kreisför­ migen Querschnitt und kann anschließend mit einer Deckfolie versehen und durch Faltung in Längsrichtung auf eine Trommel 16 als sogenanntes Naßlaminat aufgewickelt werden, wobei der Trommel 16 Transportrollen 17 vorgeordnet sein können. Ein derartiger Formkörper ist dann beispielsweise zur Sanierung von Kanalrohren verwendbar, wobei erst nach dem Einziehen des schlauchartigen und gefalteten Formkörpers in das Ka­ nalrohr die Aushärtung erfolgt.

Es ist möglich, den gewickelten Formkörper hinter der nur angedeuteten Wickelvorrichtung 15 bzw. hinter dem Stopfen 13, beispielsweise in einer Kammer 19 (Fig. 2), aushärten zu lassen, so daß dann ein endloser rohrartiger Formkörper entsteht, welcher danach in beliebig lange Formkörper-Teil­ stücke unterteilt werden kann. Bei einer Aushärtung hinter dem Stopfen 13 muß allerdings dafür Sorge getragen werden, daß der Formkörper seinen Querschnitt beibehält.

Gemäß der Fig. 2 der Zeichnung weist der aus dem Folien­ schlauch und der Faserschicht gebildete Formkörper hinter dem Stopfen 13 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt auf, der noch nicht ausgehärtet ist. Der ausgehärtete Formkörper soll jedoch keinen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Um dies zu erreichen, wird hinter dem Stopfen 13 ein inneres Formteil 18 angebracht, welches sich entweder direkt oder mit Abstand an den Stopfen 13 anschließt. Be­ darfsweise können der Stopfen 13 und das Formteil 18 auch einstückig gefertigt sein. Das innere Formteil 18 besitzt nun zunächst einen kreisförmigen Querschnitt, der mit dem Querschnitt, insbesondere aber mit der Größe des Umfanges des Stopfens 13 übereinstimmt. Sodann geht der kreisförmige Querschnitt des inneren Formteiles 18 allmählich in einen anderen Querschnitt über, der weitgehend beliebig sein kann und der, je nach Bedarf, beispielsweise mehreckig, z. B. dreieckig, viereckig, sechseckig oder achteckig, elliptisch, halbrund oder sichelförmig ausgebildet ist. Bedarfsweise kann der Stopfen 13 bei entsprechender Länge als Formteil ausgebildet sein. Dann setzt die Verformung des Formkörpers bereits beim Auftreffen auf den Stopfen 13 bzw. kurz da­ hinter ein.

In Abhängigkeit von der angestrebten Querschnittsform des ausgehärteten Formkörpers kann es notwendig sein, daß im Bereich des inneren Formteiles 18 noch ein äußeres Form­ teil 18a vorgesehen ist, welches beispielsweise auch aus mindestens einer Walze, einer Führungsschiene, einer Kufe oder dergleichen bestehen kann. Ein solches äußeres Form­ teil 18a ist immer dann erforderlich, wenn die Wandung des Formkörpers in axialer Richtung verlaufende Vertiefungen aufweist, wie dies beispielsweise bei einem Formkörper mit in Umfangsrichtung ausgebildeten, jedoch in axialer Rich­ tung verlaufenden Wellen oder dgl. der Fall ist. Die Wan­ dung des Formkörpers kann, wie bereits ausgeführt, einen beliebig geformten Querschnitt besitzen. Bei verhältnismä­ ßig einfachen Querschnittsformen des Formkörpers ist es möglich, diese Verformung nur durch das äußere Formteil 18a bzw. durch Walzen, Führungsschienen, Kufen oder dergleichen zu erreichen, so daß dann das innere Formteil 18 entfallen kann.

Erst wenn der endlose Formkörper diesen angestrebten Quer­ schnitt erreicht hat, erfolgt die Aushärtung desselben in der nur angedeuteten Kammer 19. Um sicherzustellen, daß der Formkörper bei dieser Aushärtung seine Querschnittsform nicht verändert, ist mit Abstand hinter dem Stopfen 13 noch ein innerer Führungskörper 20 vorgesehen. Bedarfsweise kann, in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Form­ körpers, auch nur oder zusätzlich ein äußerer Führungskör­ per vorgesehen werden. Danach wird der endlose Formkörper beispielsweise an einen Rollgang 21 abgegeben und, wie bereits erwähnt, in Formkörper-Teilstücke geschnitten.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, keinen fertigen Folienschlauch 2 zur Bildung des Kernes zu verwenden. Hier wird dann von einer Vorratsrolle ein Folienband abgezogen, welches durch einen vorgeschal­ teten Arbeitsgang vor dem Stützkörper 5 zu dem schlauchar­ tigen Kern geformt wird. Der Folienschlauch 2 bzw. Kern kann dabei eine spiralförmig oder axial verlaufende Schweiß- oder Klebenaht aufweisen.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung eines schlauch- oder rohrar­ tigen Formkörpers aus einem mit mindestens einem Faser­ strang verstärkten Reaktionsharz, bei dem auf einem durch einen Folienschlauch gebildeten und mit einem gasförmi­ gen Stützmedium beaufschlagten Kern durch den spiralför­ mig aufgewickelten Faserstrang und das Reaktionsharz eine mit dem Reaktionsharz durchtränkte Faserschicht erzeugt und anschließend zur Aushärtung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kern nur ein durch ein Widerlager und einen mit Abstand davon angeordneten Stopfen begrenzter Be­ reich mit dem Stützmedium beaufschlagt und das Stütz­ medium durch das Widerlager in den Stützbereich einge­ leitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit einem aus einem Folien­ band oder Folienstreifen gebildeten Folienschlauch, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch vor dem Widerlager gebildet und das Stützmedium vor der Bildung des Folienschlauches dem Widerlager zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit einem vorgefertigen und flach auf einer Rolle aufgewickelten Folienschlauch, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch unter Verwendung von seitlichen Abstandsstreifen auf der Rolle aufgewickelt und das Stützmedium über die Rolle in das innere Ende des Folienschlauches eingeleitet und durch dem Stützkörper zugeführt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang während des Wickelvorganges in axialer Richtung des Kernes eine hin- und hergehende Bewegung ausführt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Folienschlauch und der Faserschicht ge­ bildete, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Formkörper im Bereich des oder hinter dem Stopfen in einen anderen Querschnitt verformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmigen Querschnitt aufweisende Formkör­ per, insbesondere in einen mehreckigen, eliptischen, halbrunden oder sichelförmigen Querschnitt verformt wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung eines schlauch- und rohrar­ tigen Formkörpers aus einem mit mindestens einem Faser­ strang verstärkten Reaktionsharz, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus mindestens einem um einen aus einem Folienschlauch gebildeten und mit einem gasförmigen Stützmedium beaufschlagten Kern rotierenden Wickelkopf mit mindestens einer Vorratsrolle für den Faserstrang, gekennzeichnet durch ein vor dem Beginn des Wickelvorganges in den Kern ein­ bringbares und sich über den Kern außen abstützenden, den freien Querschnitt des Kernes zumindest weitgehend verschließendes Widerlager (5) mit einer Einlaßöffnung (6) für das Stützmedium und durch einen mit Abstand mit dem Widerlager (5) verbundenen, den freien Querschnitt des Kernes zumindest weitgehend abdichtenden Stopfen (13) und durch eine an gegenüberliegenden Seiten des Kernes angreifende Transporteinrichtung (10).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (5) aus einer Platte (5a) mit einer Durchlaßöffnung (6) und mit mindestens zwei zumindest einen Teil des Umfanges der Platte (5a) begrenzenden Stützrollen (5b) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stützkörper (5) über den Kern an einem unteren Teil (7, 8) der Transporteinrichtung (10) abstützt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren Teil (7, 8) der Transporteinrichtung (10) mindestens eine Tragrolle (7, 8) für den Stütz­ körper (5) vor- bzw. zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Stopfen (13) mindestens ein den Quer­ schnitt des kreisförmigen Formkörpers bei gleichem Umfang veränderndes inneres und/oder äußeres Formteil (18, 18a) anschließt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (18, 18a) mit Abstand hinter dem Stopfen (13) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Formteil (18) direkt an den Stopfen (13) anschließt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (18) einstückig mit dem Stopfen (13) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (13) als Formteil ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Formteil durch mindestens eine Walze ge­ bildet ist.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (13) über ein nur axiale Kräfte übertra­ gendes Verbindungsglied (14) an den Stützkörper (5) an­ geschlossen ist.

18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (10) aus mindestens zwei radial gegen den Kern anstellbaren, endlos umlaufenden Bändern (11) gebildet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß den Bändern (11) ein gemeinsamer, stufenlos regel­ barer Antrieb zugeordnet ist.

20. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5-19, mit einer Trommel für einen vorgefertigten und unter axialer Faltung mit Abstandsstreifen aufgewickel­ ten Folienschlauch, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (3) eine in das innere Ende des Folien­ schlauches (2) mündende Leitung für das Stützmedium aufweist.