DE2145442C3 - Vorgeformtes Teil für faserverstärkte Kunststoffgegenstände aus lockerem Faservliesmaterial, Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein vorgeformtes Teil für faserverstärkte Kunststoffgegenstände aus lockerem Faservlissmaterial, welches in Wärme ausgehärtetes Har? enthält ohne daß die Lücken zwischen den Fasern gefüllt sind, und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher vorgeformter Teile, bei dem kurze Fasern auf eine entsprechend geformte Aufnehmerfläche aufgeblasen werden.

Bei der Herstellung von faserverstärkten Gegenständen wie beispielsweise Kesseln, Tanks und ähnlichem werden nach einem allgemein angewandten Verfahren ein oder zwei vorgeformte Abschlußteile geformt und zusammen mit einem gewalzten Rohling, der die Tankseitenwand bildet in eine Form eingebracht. Das aus Fasermaterial vorgeformte Teil und der Rohling werden dann durch Aufblasen eines Beutels in die Form gepreßt Danach wird Harz über die Fasermatte gegossen, das anschließend ausgehärtet wird. Ausführungsbeispiele für derartige Herstellungsverfahren sind in den US-PS 31 38 507 und 31 37 898 beschrieben.

Aus der US-PS 31 77 275 und der DT-OS 15 10 257 ist es weiterhin bekannt, zur Erzeugung räumlicher Gegenstände, beispielsweise von Rohren und Kuppen, eine bestimmte geformte Oberfläche mit Fasermaterial zu bestreuen. Das Aufbringen des Fasermaterials erfolgt auf durchlöcherte Aufnehmerflächen unter Bewegung des Fasernspenders und unter Zugabe eines Bindemittels. Aus der US-PS 34 49 118 ist es bekannt, die Fasern derart auf einen rohrförmigen Träger aufzublasen, daß eine spiralige Ausrichtung der Fasern auftritt, was durch eine Hin- und Herbewegung des Fasernspenders längs der Trommel erreicht wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch kein selbständiges vorgeformtes Rohteil hergestellt sondern erfolgt das Formpressen bereits auf der Maschine.

Da bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Gegenständen der die Seitenwände bildende faserverstärkte Rohling durch Walzen einer flachen Platte aus einem Fasermaterial geformt wird, ergibt sich ein unebener Überlappungsbereich aus faserverstärktem Material an der Längskante der sich überlappenden Teile des Rohlings. Da die vorgeformten Endstücke gesondert geformt werden, ergibt sich eine weitere Unebenheit an der Überlappungsstoßkante zwischen der Seitenwand des Rohlings und den vorgeformten Abschlußteilen. Im Bereich der Überlappungsstoßstellen ist weiterhin keine gleichmäßige Faserverbindung zu erzielen.
Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende

Aufgabe, ein vorgeformtes Teil der eingangs genannten Art zu liefern, das frei von derartigen Unebenheiten ist und bei dem die Fasern gleichmäßig entlang der gesamten Wandfläche des Teiles verteilt sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht trfindungsgemäß darin, daß das Teil die Form eines einseitig geschlossenen Rohre aufweist, mit einer Länge des rohrförmigen Wandtefls, die größer als sein Durchmesser ist, daß die Fasern entlang des rohrförmigen Wandteils vorwiegend spiralförmig ausgerichtet sind und über der Abschlußwand gleichmäßig wirr verteilt sind, wobei der gesamte Körper nahtlos aus einem Stück besteht

Bei diesem vorgeformten Teil ist das Fasermaterial gleichmäßig über das ganze vorgeformte Teil und entlang dessen Wandteils verteilt, so daß der fertige Kunststoffgegenstand eine gleichmäßige Stärke des Fasermaterials an jeder Stelle ohne einen Fasermaterialüberschuß zeigt Die kurzen Fasern des Fasermaterials sind beliebig, vorwiegend spiralförmig, ausgerichtet, wodurch ein weitgehendes Ineinandergreifen der Fasern erreicht wird. Der fertige Kunststoffgegenstand kann dadurch auch einer Ringspannung widerstehen, wenn er einem Innendruck ausgesetzt wird. Das vorgeformte Teil besteht aus einem Abschlußteil und einem rohrförmigen Teil, die ohne Überlappungen miteinander verbunden sind, so daß eine maximale Festigkeit bei einer minimalen Menge an Fasermaterial erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines derartig vorgeformten Teils durch Aufblrsen von kurzen Fasern auf eine entsprechend geformte Aufnah mefläche besteht darin, daß ein längliches rohrförmiges Aufnehmerteil mit Abschlußwand mit durchlöcherter Aufnehmerfläche um seine Längsachse gedreht wird, daß Unterdruck an das durchlöcherte Aufnehmerteil angelegt wird und die Faserzuführeinrichtung entlang des Formteils bewegt wird, wobei sie an einem Ende des Formteils angehalten wird, um dadurch eine volle gleichmäßige Wandstärke an dem einen Ende sicherzustellen, und daß nach Besprühen mit einem härtbaren Harz, ohne die Lücken zwischen oen Faserstücken auszufüllen, das Formteil auf dem Aufnehmer erhitzt wird.

Die Vorrichtung zur Herstellung derartiger vorgeformter Teile weist ein längliches, um seine Längsachse drehbares Rohrteil mit Abschlußkappe mit durchlöcherten Aufnehmerflächen, eine an dieses Aufnehmerorgan angeschlossene Unterdruckpumpe, eine entlang der Außenfläche des Aufnehmerorgans bewegbare Faserzuführeinrichtung und eine Einrichtung zum Besprühen der Faserstücke mit einem härtbaren Harz auf.

Das faserverstärkende Material, beispielsweise Glasfaser, wird durch zwei Zerhackereinrichtungen in kurze Faserstücke zerschnitten und auf das sich drehende Aufnehmerorgan aufgebracht Das an den durchlöcherten Aufnehmerflächen angelegte Vakuum bewirkt, daß sich die Fasern beliebig ausrichten. Da sich das Aufnehmerorgan bezüglich der Faserzuführeinrichtung dreht, während diese entlang des Aufnehmerorgans bewegt wird, werden die Fasern vorwiegend spiralförmig um das Aufnehmerorgan herum ausgerichtet. Die beiden Schneidwerkzeuge können hintereinander angeordnet sein, damit die Fasern nacheinander abgeschieden und gleichmäßig aufgetragen werden können. Die durchlöcherte Aufnehmerfläche des Abschlußteiles des Aufnehmerteiles dient zu einer gleichmäßigen Abscheidung des aufgesprühten Harzes und der Fasern auf das Abschlußteil, so daß die Abschlußwand des vorgeformten Teiles zusammen mit der Seitenwand geformt wird und die Fasern gleichmäßig über die ganze Fläche des vorgeformten Teiles einschließlich der Abschlußwand verteilt sind.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zur Herstellung der vorgeformten Teile eine Heizeinrichtung zur Aushärtung des Harzes vor der Entnahme des vorgeformten Teiles auf. Weiterhin kann das Formteil zum Ausstoßen der vorgeformten Teile zusammenklappbar ausgebildet sein.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Herstellen der vorgeformten Teile;

F i g. 1 a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen vorgeformten Teils;

F i g. 2 zeigt eine Vorderansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung;

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

F i g. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines länglichen rohrförmigen Aufnehmerteils, das bei der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung verwandt werden kann

F i g 5 zeigt eine vergrößerte Teilquerschnittansicht längs der Linie 5-5 in F i g. 4, in der eine Stoßstelle des in F i g. 4 dargestellten Aufnehmerteils wiedergegeben ist;

F i g. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Haltegerüstes für das in F i g. 4 und 5 dargestellte Aufnehmerteil;

F i g. 7 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten perforierten Aufnehmerteils, das in der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung verwendbar ist;

F i g. 8 zeigt eine vergrößerte Teilquerschnittansicht längs der Linie 8-8 in F i g. 7;

F i g. 9 zeigt eine perspektivische Tei'.ansicht eines Teils des in F i g. 7 dargestellten Aufnehmerteils; und

F i g. 10 zeigt eine Teilansicht einer bei der Vorrichtung zur Herstellung der vorgeformten Teile verwandten Fadenwickeleinrichtung.

In Fig. la ist eine Ausführungsform eines vorgeformten Teils 9 dargestellt Dieses vorgeformte Teil ist insbesondere zur Herstellung von Tanks geeignet, wie sie oft bei Wasserenthärtungsanlagen u. ä. Verwendung finden. Das vorgeformte Teil weist eine zylindrische Wand 10 auf, die sich von einer offenen Seite 11 bis zu einer im allgemeinen kugelförmig abgeschlossenen Seite 12 erstreckt Die vorgeformte Wand besteht aus einer lockeren losen Matte aus kurzen Fasern 13, beispielsweise Glasfasern, die beliebig in der den zylindrischen Teil 10 und die Abschlußwand 12 bildender Wand ausgerichtet sind. Die Fasern sind miteinandet durch ein aushärtbares Harz, beispielsweise ein mil Wärme aushärtbares Polyesterharz, verbunden, das nicht die Lücken zwischen den Fasern ausfüllt. Das vor geformte Teil 9 ist dann verhältnismäßig kompressibel die Zwischenräume zwischen den Fasern sind so an geordnet, daß das vorgeformte Teil zur Herstellunj von Kunststoffgegenständen gemäß den in den vorer wähnten amerikanischen Patentschriften beschriebe nen Verfahren verwendbar ist

Das dargestellte vorgeformte Teil wird oft zur Her stellung eines Druckkessels verwendet; solche Erzeug nisse sind einer beachtlichen Ringspannung ausgesetz Obwohl die Fasern im allgemeinen beliebig ausgerich tet sind, verlaufen sie doch spiralenförmig um das voi

geformte Teil herum, wie es durch den Pfeil 14 angezeigt ist. Die Abschlußwand 12 des vorgeformten Teils ist ebenfalls aus beliebig ausgerichteten Fasern gebildet, die durch ein härtbares Harz gebunden sind und genau dieselbe Dichte und Dicke wie das Wandteil 10 aufweisen.

Beispielsweise wird ein vorgeformtes Teil aus Glasfasern 13 hergestellt, die ungefähr 5 cm lang und durch ein Polyesterharz gebunden sind. Ein solches vorgeformtes Teil für einen Tank, der einen Durchmesser von ungefähr 18 cm und eine Länge von ungefähr 90 cm besitzt, wiegt zwischen 0,975 kg und 1 kg. Die zusammengepreßte Dicke der Wand liegt zwischen 0,2 cm und 0,32 cm. Die Abschlußwand 12 ist an den zylindrischen Teil 10 angeformt, so daß das gesamte vorgeformte Teil keine Stoßstellen aufweist. Die gesamte Wand des vorgeformten Teils ist daher tatsächlich überall gleichmäßig dicht und dick.

In Fällen, in denen eine größere Ringfestigkeit gefordert wird, wird das vorgeformte Teil mit zusammenhängenden, fortlaufenden Fäden umwickelt, wie an der Stelle 16 dargestellt ist. In F i g. la ist die Umwicklung 16 nur auf einer Seite dargestellt, um die Umwicklung des vorgeformten Teils zu veranschaulichen. Die Bewicklung kann und würde sich normalerweise über die gesamte Länge des vorgeformten Teils erstrecken. Ein solches an seiner Außenfläche bewickeltes, vorgeformtes Teil wird zur Herstellung von Druckbehältern verwendet, bei denen höhere Ring- bzw. Umfangsfestigkeit gefordert ist.

In den F i g. 1 bis 3 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines vorgeformten, in Fig. la wiedergegebenen Teils dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Gestell 21 auf, das zwei im Abstand voneinander angeordnete Lager 22 und 23 trägt, in denen ein drehbares, eine Form tragendes Rohr 24 gelagert ist Ein durchlöchertes Aufnehmerteil 26 ist auf der einen Seite des Rohrs 24 aufgezogen und wird mit diesem gedreht Ein Kettenrad 28 an dem Rohr 24 ist über eine Antriebskette 27 mit einem Antriebsmotor 29 verbunden, durch den das Rohr 24 gedreht wird. Die der Seite, auf der das Aufnehmerteil 26 aufgezogen ist, gegenüberliegende Seite des Rohrs 24 ist über eine Kupplung 32 mit einem sich nicht drehenden Rohr 31 verbunden; die Kupplung stellt eine luftdichte Verbindung zwischen beiden Rohren her und erlaubt eine relative Drehung der Rohre. Die Leitung 31 ist mit einem von einem Motor 34 angetriebenen Ventilator 33 bzw. einer Pumpe verbunden, mit dem bzw. der Vakuum an die durchlöcherte Aufnehmerfläche angelegt werden kann. Die Luft des Ventilators wird über ein Rohr 36 abgeleitet

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung weist zwei im Abstand, aber parallel zueinander angeordnete, drehbare Rohre 24 auf, die jeweils ein vor geformtes Teil tragen, einander ähnlich sind und über ein Y-fSrmiges Verbindungsstück 37 (siehe F i g. 3) mit dem Ventilator 33 verbunden sind. In dem Y-förmigen Verbindungsstück ist eine Klappe 38 untergebracht, mittels der das durch den Ventilator 33 erzeugte Vakuum wahlweise an das eine oder andere Aafnehmerteil angelegt werden kann, wie im einzelnen unten beschrieben wird.

Die dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung enthält zwei gleiche Aufnehmertefle und zwei jedem Teil zugeordnete Gruppen von Zusatzeinrichtungen. In der folgenden Beschreibung ist allerdings nur jeweils ein Aüfnehmerteil und die diesem zugeordneten Zusatzeinrichtungen beschrieben, da das andere Aufneh merteil und die entsprechenden Zusatzeinrichtungen genauso ausgebildet und angeordnet sind.

In eine Schiene 39, die über dem Aufnehmerteil 26 angeordnet ist, ist ein Schütten 41 eingesetzt, der von der Schiene 39 gehalten wird und auf ihr parallel zu der Längsachse des Aufnehmerteils 26 verschoben werden kann. Der Schlitten 41 wird über eine Kette 43 von einem Motor 42 parallel zu der Form verschoben. In den Schlitten 41 sind zwei Faserzerhackereinrichtungen 44 und 46 eingebaut, die im Abstand zueinander in Längsrichtung des Aufnehmerteils 26 angeordnet sind. Die beiden Zerhackereinrichtungen werden über entsprechende Kupplungen von einem einzigen Motor 47 angetrieben. Diese Zerhackereinrichtungen 44 und 46 zerschneiden die zusammenhängenden, fortlaufenden Fäden aus Glasfaser oder etwas ähnlichem in kurze Stücke; die einzelnen Faserstücke werden abwärts auf das Aufnehmerteil 26 geleitet, wie an den Stellen 48 und 49 dargestellt ist.

Weiterhin sind an dem Schlitten 41 ein Paar Spritzdüsen 51 und 52 befestigt, die durch einen schwenkbaren Arm 53 an dem Aufnehmerteil 26 gehalten werden. Mittels dieser Spritzdüsen 51 und 52 wird aushärtbares Harz auf die Außenfläche des Aufnehmerteils in den Bereich gesprüht, in dem die Faserstückchen von den Schneideinrichtungen 44 bzw. 46 abgeschieden sind.

Neben jedem Aufnehmerteil 26 ist ein Härtungsofen angeordnet, der, nachdem die Faserstücke und das Harz sich gesetzt haben, um das Teil geschlossen wer-

den kann, um das Harz zu erwärmen und auszuhärten, bevor das vorgeformte Teil aus der Vorrichtung herausgestoßen wird. Der Ofen weist einen Brennerkasten 54 auf, der hinter dem Aufnehmerteil 26 angebracht ist An dem Brennerkasten 54 ist ein schwenkbarer Deckel 56 befestigt, der um den Drehpunkt 57 herunter- und wieder hochgeklappt werden kann. Im rechten Teil der F i g. 2 ist der Deckel 56 heruntergeklappt während er im linken Teil der F i g. 2 hochgeklappt dargestellt ist. Das Schwenken des Deckels 56 in eine der beiden Lagen wird mittels Motoren 58 durchgeführt, die über Ketten 59 mit dem Deckel 56 verbunden sind. Die Oberseite des Deckels 56 ist mittels eines verschiebbaren Verschlußdeckels 61 verschließbar, der an der Oberseite des Brennerkastens 54 in eine zurückgezoge-

ne und eine ausgefahrene Stellung gebracht werden kann. Auf der rechten Seite der Fig.2 ist der Verschlußdeckel 6t zurückgezogen und auf der linken Seite ausgefahren dargestellt Die Verschlußdeckel 61 werden mittels Stellmotoren bzw. sonstiger Antriebs-

einrichtungen 62 zurückgezogen bzw. wieder ausgefahren. Wenn der untere Deckel 56 und der obere Verschlußdeckel 61 in die auf der linken Seite der F i g. 2 dargestellte Lage gebracht sind, ist das Aufnehmerteil 26 vollständig umschlossen, so daß heiße Luft von dem Brennerkasten 54 das vorgeformte Teil erhitzt und dadurch das Harz aushärtet Wenn der Härtungsvorgang beendet ist, wird der untere Deckel 56 heruntergeklappt und der Verschlußdeckel 61 zurückgezogen, wodurch das vorgeformte Teil wieder zugängBdi wird.

Der schwenkbare Atm 53, der die Spritzdüsen 51 und 52 trägt wird während der Aushärtung in eine horizontale, links in F ϊ g. 2 dargestellte Lage geschwenkt, w© die Düsen außerhalb des Bereichs des Härtungsöfens liegen.

In den F i g. 4 bis 6 ist eine bevorzugte Aasfflhrungsform eines Aufnehmer- oder Fonnteus sowie das Halte- bzw. Traggestell für die Form dargestellt An der Vorrichtung ist ein in F i g. 6 dargestellter Traggestell-

aufbau 65 für ein Formteil befestigt. Dieses Traggestell weist eine Stirnplatte 66 auf, die mit einer dazupassenden weiteren Stirnplatte 67 verschraubt ist (siehe F i g. 1). Von der Stirnplatte 66 stehen vier symmetrisch angeordnete Tragstangen 68 vor, die an einer Seite an einem Ringflansch 69 der Stirnplatte 66 verankert sind, während sie auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Abschlußformelement 71 verbunden sind; dazwischen ist ein Stützring 70 angeordnet.

Das Abschlußformelement 71 ist ein kugelförmig ausgebildetes, perforiertes Abschlußwandteil 72 mit axial verlaufenden Flanschen 73. Ein zylindrisches, abnehmbares bzw. einsetzbares Element 74 (siehe F i g. 4) ist so bemessen, daß es über die Tragstangen 68 gelegt werden kann, mit dem Abschlußelement 71 zusammenpaßt und mit diesem die fertige Form 26 bildet. An dem zylindrischen Element 74 sind an einer Seite seitlich vorstehende Teile 76 angeformt, die so bemessen sind, daß sie (76), wenn das zylindrische Element 74 auf dem Traggestell in die richtige Lage gebracht ist, auf einer Seite eines an der Vorrichtung befestigten Ausstoßrings 77 anliegen. Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausstoßring 77 ist mittels Betätigungseinrichtungen 78 parallel zu dem Formtraggestell verschiebbar, so daß das zylindrische Element 74 zusammen mit dem vorgeformten Teil von dem Formtraggestell abgestreift werden kann.

Die offene Seite des zylindrischen Elements 74 ist an der dem vorspringenden Teil 76 gegenüberliegenden Seite so bemessen, daß das Flanschteii 73 ein kleines Stück überlappt, so daß die Form nach dem Zusammenbau durchgeht. Das Abschlußelement 71 sowie das zylindrische Element 74 sind vorzugsweise aus Blechmaterial hergestellt, das entlang der gesamten Oberfläche Löcher aufweist.

Wenn das zylindrische Element 74 und das vorgeformte Teil vom Traggestell abgestreift sind, wie in F i g. 6 dargestellt ist kann das vorgeformte Teil herausgenommen werden, wenn durch Lösen von Verschlußstiften 80 das Aufnehmerteil zusammenklappt. Wie in F i g. 5 dargestellt ist sind die Verschlußstifte 80 an einer Längskante 79 angebracht und so angeordnet daß sie in dazupassende Öffnungen 81 an der gegenüberliegenden Längskante vorstehen und dadurch das Aufnehmerteil in der gestreckten bzw. erweiterten Lage halten. Wenn das Aufnehmerteil zusammenklappen soll, wird die Kante 79 nach innen gezogen, wodurch sich die Verschlußstifte 80 lösen, so daß die Form nach innen zusammenklappen kann, wie in F i g. 5 strichpunktiert dargestellt ist. Das vorgeformte Teil kann dann von dem zylindrischen Element 74 abgenommen werden und das Element kann wieder zur Formung des nächsten vorgeformten Teils verwendet werden.

Die Vorrichtung wird vorzugsweise durch ein automatisches Steuersystem gesteuert, so daß ein vorbestimmter Betriebsablauf automatisch durchgeführt wird. Für diesen automatisierten Betrieb sind entsprechende Endschalter und Steuerschaltungen vorgesehen. Dieser Schaltungsaufbau ist aber nicht im einzelnen dargestellt, da jedem Fachmann jederzeit derartige Schaltungen zur Verfugung stehen, um den gewünschten Betriebsablauf durchzuführen.

Zu Beginn eines Arbeitsganges wird ein zylindrisches Element 74 auf dem Formtraggestefl in die richtige Lage gebracht und die Klappe 38 so verschoben, daß die Einlaßöffnung des Ventilators 33 mit dem Aufneh-TnerteD verbanden ist und hierdurch ein Vakuum an den Löchern bzw. Durchbrüchen in dem Aufnehmerteil angelegt wird. Danach wird der Motor 29 angeschaltet der das Aufnehmerteil dreht. Der Schlitten 41 wird so weit nach links geschoben, wie in F i g. I dargestellt ist, bis die Zerhackereinrichtung 46 an der einen Seite des Aufnehmerteils 26 gegenüber der abgeschlossenen Seite anliegt.

Hierauf wird die Schneid- oder Zerhackereinrichtung 46 eingeschaltet, der von einer Spule 82 (siehe F i g. 2)

ίο Fasermaterial zugeführt wird, in der die fortlaufenden Fäden in kurze Stücke zerhackt werden. Die kurzen Faserstücke werden von der Schneideinrichtung auf das Aufnehmerteil geleitet, auf der die Faserstücke dann aufgrund des Vakuums gesammelt werden. Hierauf wird dann aus der Düse 52 Harz auf die Faserstükke gesprüht, die sich auf dem Aufnehmerteil abgelagert haben.

Die Abscheidung von Faserstücken an der offenen Seite des Aufnehmerteils findet eine vorbestimmte Zeit statt, bevor der Motor 42 gestartet wird, und den Schlitten in Richtung der abgeschlossenen Seite des Aufnehmerteils bewegt; hierdurch wird eine ausreichend dicke Faserschicht an der offenen Seiie des Aufnehmerteils niedergeschlagen. Dann wird der Motor 42 angeschaltet, der dann den Schlitten nach rechts, wie in F i g. 1 dargestellt ist, auf die abgeschlossene Seite des Aufnehmerteils zu bewegt. Wenn der Schlitten in ausreichendem Abstand entlang dem Aufnehmerteil bewegt wird, so daß die Zerhacker- oder Schneideinrichtung 44 an der offenen Seite des Aufnehmerteils in die richtige Lage gebracht ist, dann wird auch diese Schneideinrichtung über eine Kupplung in Gang gesetzt und ebenso die Spritzdüse 51 eingeschaltet. Der Schlitten 41 wird weiter entlang des Aufnehmerteils, auf das Faserstücke abgeschieden werden, in Richtung auf die abgeschlossene Seite hin bewegt die durch das Abschlußelement 71 gebildet ist. Da die Schneideinrichtung 44 hinter der Schneideinrichtung 46 her bewegt wird, werden zwei gesonderte Schichten Faserstücke und Harz auf das Aufnehmerteil aufgetragen, wodurch eine gleichmäßige Dicke auf der Wand eines vorgeformten Teils erzeugt wird.

Wenn der Schlitten die in F i g. 1 strichpunktiert dargestellte Lage erreicht dann werden die Faserstücke von der Schneideinrichtung 46 nach unten auf die Fläche 72 des Abschlußelements 71 geleitet Da die Faserstücke auf dem zylindrischen Teil der Form teilweise die aneinandergrenzenden Löcher verschließen, hat sich an dieser Seite zu der Zeit wo sie mit Farerstücken beschichtet wird, ein Vakuum ausgebildet Hierdurch werden die Faserstücke auch an der abgeschlossenen Seite in die richtige Lage gebracht so daß diese Seite vollkommen abgeschlossen wird und eine gleichmäßige Wandstärke auf ihr gebildet wird.

Wenn die Schneideinrichtung 46 die strichpunktiert dargestellte Lage erreicht hat wird der Betrieb der Schneideinrichtung 46 und der ihr zugeordneten Düse 52 beendet; der Schlitten wird aber noch so langt weiterbewegt bis auch die Schneideinrichtung 44 das Ende des Aufnehmerteils erreicht hat Zu dieser Zeit wird dann auch der Beirieb der Schneideinrichtung 44 und der ihr zugeordneten Düse 51 automatisch abgeschaltet, da die Beschichtung des Aufnehmertefls mit Faserstücken und Harz fertiggestellt ist

6s Der Schütten 41 wird dann wieder in seine Anfangsstellung zurückbewegt während die Spritzdüsen mittels des Schwenkarmes 53 aus der Bewegungsbahn heraus in die waagerechte Lage bewegt werden. Hierauf

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werden dann das Betätigungsorgan 62 und der Motor 58 betätigt und dadurch die untere Abdeckung 56 und der obere Deckel 51 so geschwenkt bzw. verschoben, daß das Aufnehmerteil zusammen mit dem vorgeformten Teil für die Aushärtung umschlossen ist. Mittels entsprechender Brenner, beispielsweise Gasbrenner, wird dann Wärme zugeführt und das Harz ausgehärtet. Nachdem das Harz ausgehärtet ist, wird der obere Deckel 61 zurückgeschoben und die Abdeckung 56 weggeschwenkt, so daß das Aufnehmerteil und das vorgeformte Teil frei daliegen. Hierauf werden dann die Betätigungsorgane 78 eingeschaltet und das zylindrische Element 74 von dem Formtraggestell abgestreift. Durch diesen Abstreifvorgang kommen die Faserstükke an der Abschlußseite von dem Abschlußelement 51 frei, da das Harz bereits ausgehärtet ist und das vorgeformte Teil ausreichend formhaltend und steif ist. Das zylindrische Element wird dann zusammengelegt und das vorgeformte Teil herausgenommen; hierdurch ist dann dieser Arbeitsgang abgeschlossen.

Selbstverständlich kann auch nur eine Schneideinrichtung und die ihr zugeordnete Düse während des Betriebs entlang dem Aufnehmerteil 26 bewegt werden und dann in der entgegengesetzten Richtung die andere Schneideinrichtung und die ihr zugeordnete Düse entlanggeführt werden, wobei das Aufnehmerteil 26 immer in derselben Richtung gedreht wird. Hierdurch wird dann ein vorgeformtes Teil erzeugt, bei dem die Ausrichtung der Faserstücke eigentlich beliebig, aber doch mehr schraubenförmig verläuft. Ein solcher schraubenförmiger Verlauf kann auch dadurch hervorgerufen werden, daß das Aufnehmerteil 26 in einer Richtung -mit einer einzigen Schneideinrichtung und der ihr zugeordneten Spritzdüse durchfahren wird, und das Aufnehmerteil in umgekehrter Richtung gedreht wird, wenn in derselben Richtung mit der anderen Schneideinrichtung und der ihr zugeordneten Spritzdüse nochmals dem Aufnehmerteil entlanggefahren wird. Wenn in der Vorrichtung zwei Aufnehmerteile und zwei Gruppen Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind, kann die Vorrichtung so betrieben werden, daß die Aushärtung des einen vorgeformten Teils auf einem Aufnehmerteil durchgeführt wird, während die Faser stücke und das Harz auf das andere Aufnehmerteil aufgebracht werden. Auf diese Weise kann dan« die Vorrichtung ziemlich durchgehend betrieben werden, obwohl nur ein Ventilator zur Erzeugung des Vakuums in den Aufnehmerteil verwendet wird.

In den F i g. 7 bis 9 ist eine zweite Ausführungsform eines Aufnehmer- oder Formte'ls dargestellt, das in der beschriebenen Vorrichtung verwendet werden kann. Auch dieses Formteil weist wiederum einen Befestigungsflansch 101 auf, der an dem Flansch 67 des sich drehenden Rohrs 24 befestigt werden kann. Das Formteil weist zwei TmIe 102 und 103 auf, die zusammenpassen, wenn sich die zwei Teile in der in F i g. 7 dargestellten Lage befinden and dadurch einen zylindrischen Ted and den etwa kugelförmig ausgebildeten Abschiußwandteil der Einrichtung bilden. Der obere Teil ist fest an dem Befestigungsflaiisch 101 angebracht, während der untere Teil durch den oberen TeQ mittels schräg liegender Verbindungsstücke gehalten wird, die am besten in den F i g. 8 und 9 zu erkennen sind. Diese Verbindungsstücke weisen eine obere Platts 104 und eine untere Platte 105 auf. Die oberen Platten sind an dem oberen Teil 102 an in Abstand zueinander angeordneten Stellen eingesetzt, während die unteren Platten 105 an entsprechenden, im Abstand zueinander

angeordneten Stellen in dem unteren Teil 103 eingesetzt sind. An den oberen Platten 104 sind mit Kopf versehene Befestigungsteile 106 angebracht, die durch Schlitze 107 bis in die unteren Platten 105 vorstehen und Köpfe 108 aufweisen, die die Platten zusammenhalten. Die zwei Teile 102 und 103 werden dann entlang einer geneigten Ebene zusammengehalten, sind aber axial relativ zueinander beweglich. An dem unteren Teil 103 sind am Umfang im Abstand zueinander an-

ό geordnete, seitlich vorstehende Teile 109 angebracht, die mit dem Ausstoß- bzw. Abstreifring 77 in Eingriff kommen, wenn der Abstreifring herausgeschoben wird. Wenn bei dieser Ausführungsform das Betätigungsorgan 78 betätigt wird, wird der untere Teil 103 entlang

des oberen Teils bewegt und das vorgeformte Teil wird von dem oberen Teil 102 in eine Lage gebracht, wo der aus den oberen und unteren Teilen zusammengesetzte Umfang der Einrichtung kleiner ist; hierdurch kann dann das vorgeformte Teil herausgenommen werden.

ohne daß der untere Teil 103 vollständig aus der Vorrichtung herausgenommen zu werden braucht.

Wenn das vorgeformte Teil mit einem zusammenhängenden Faden bewickelt werden soll, wird die Fadendosiereinrichtung 111 verwendet. Die Einrichtung

111 weist eine Fadendosier- bzw. Meßrolle 112 auf, die in einem Verhältnis 1:1 mit dem Rohr 24 und dem Formteil 26 mittels eines entsprechenden Kettentriebs 113 und eines auf dem Rohr 24 angebrachten, nicht dargestellten Kettenrades angetrieben wird. Der Ketten-

trieb 113 arbeitet mit einem Kettenrad 114 zusammen, das eine Keilwelle 115 antreibt Auf dieser Keilwelle 115 ist die Meß- bzw. Dosierrolle 112 verschiebbar angebracht und wird durch sie angetrieben. An der Dosierrolle 112 hegt eine Andrückrolle 116 an; die Rollen

112 und 116 sind in einem Gehäuse 117 untergebracht Das Gehäuse 117 wird von einer Leitspindel 118 derart angetrieben, daß die Rollen 112 und I !6 entlang der zylindrischen Seitenwand des vorgeformten Teils geführt werden.

Die Keilwelle 115 ist in dem Gehäuse 117 mittels entsprechender Lager gelagert, so daß sich die Welle 115 relativ zu dem Gehäuse 117 drehen kann, das Gehäuse 117 aber relativ zu der Achse der Welle 115 angetrieben werden kann. Zwischen der Rolle 112 und dem Gehäuse 117 sind entsprechende Abstandshalter vorgesehen, so daß die Rolle 112 nicht an dem Gehäuse schleift Die Schraubenspindel 118 wird durch einen umsteuerbaren Motor 119 angetrieben. « i^^en" ^{ein fort|}aufender Faden zwischen die Rollen Cj° *^{16 g}?^legi. ^{und mit dem} vorgeformten Teil verbunden ist. wird die Zuführgeschwindigkeit des Fadens bezüglich der Drehgeschwindigkeit des vorgeformten Teils so eingestellt, daß die auf das vorgeformte Teil aufgebrachten Wicklungen die gewünschte Aasrichtung und Dichte aufweisen. Wenn der zusammenhän gende Faden einmal durchgelaufen ist, wird der fcfotor 119 umgesteuert, und es kann eine weitere Wicklung auf dan vorgeformte Teil unter einem vorbestimmten . £™_ ^{m der} ««en Wicktang aufgebracht weriea I^er, ^{xhmesser der RoBe 1Jß} ο* etwas kleiner als der Innendurchmesser der hohlen Form, in die das vorgeformte Tefl angesetzt ist, so daß der AefieiidiDchmesser der Wicklung des vorgeformten TeSs dfe fiinenfliehe der hohlen Pbrm gerade nicht berührt und bun's dig m sie paßt Wean ein großer freier Raum zwischen dem vorgeformten Teil und der InnenfScbe der ftorrn vorgesehen wäre, dann wurde das geformte Erzeugnis cane Außenfläche aufweisen, die zu *ek* aa Ha« ist.

was zu Rissen oder Sprüngen in der Oberfläche führen würde.

Mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung kann also ein gleichmäßig ausgebildeter vorgeformter Teil hergestellt werden. Wenn eine dickere Wandung erwünscht ist, kann entweder die Geschwindigkeit des Schlittens 41 herabgesetzt oder die Geschwindigkeit der Zerhacker- oder Schneideinrichtungen 44 und 46 erhöht werden. In ähnlicher Weise kann

die abgeschiedene Harzmenge durch Einstellen des Harzslromes durch die Spritzdüsen 51 und 52 geregelt werden. Die gemäß der Erfindung hergestellten, vorgeformten Teile stellen ein gleichmäßiger ausgebildetes Fertigerzeugnis mit einer höheren Festigkeit dar, bei dem die verbrauchte Fasermenge insgesamt ein Minimum ist, da Überlappungen an der abgeschlossenen Seite und an der Längsseite des vorgeformten Teils entfallen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorgeformtes Teil für faserverstärkte Kunststoffgegenstände aus lockerem Faservliesmaterial, welches in Wärme ausgehärtetes Harz enthält, ohne daß die Lücken zwischen den Fasern gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil die Form eines einseitig geschlossenen Rohrs aufweist und mit einer Länge des rohrförmigen Wandteils (10), die größer als sein Durchmesser ist, daß die Fasern entlang des rohrförmigen Wandteils vorwiegend spiralförmig ausgerichtet sind und über der Abschlußwand (12) gleichmäßig wirr verteilt sind, wobei der gesamte Körper (10, 12) nahtlos aus einem Stück besteht

2. Vorgeformtes Teil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandteil (10) aus mindestens zwei nacheinander aufgebrachten Schichten von vorwiegend spiralförmig ausgerichteten Fasern gebildet ist und eine Außenbewicklung aus fadenförmigem Material aufweist.

3. Vorgeformtes Teil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbewicklung eine erste schrauben- oder spiralförmige Fadenwicklung, die rechtsgängig ist, und eine zweite Wicklung, die linksgängig ist, oder umgekehrt, aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Teils nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durch Aufblasen von kurzen Fasern auf eine entsprechend geformte Aufnehmerfläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein längsliches rohrförmiges Aufnehmerteil (26 bzw. 74) mit Abschlußwand (72) mit durchlöcherter Aufnehmerfläche um seine Längsachse gedreht wird, daß Unterdruck an das durchlöcherte Aufnehmerteil (26 bzw. 74) angelegt wird und die Paserzurühreinrichtung (44, 46) entlang des Formteils (26 bzw. 74) bewegt wird, wobei sie an einem Ende des Formteils (26) angehalten wird, um dadurch eine volle gleichmäßige Wandstärke an dem einen Ende sicherzustellen, und daß nach Besprühen mit einem härtbaren Harz, ohne die Lücken zwischen den Faserstücken auszufüllen, das Formteil auf dem Aufnehmer erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung von mindestens zwei Faserzuführeinrichtungen (44 und 46) entlang des Aufnehmerorgans in derselben Richtung verdreht wird und außen anschließend mit Fadenmaterial bewickelt wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung vorgeformter Teile nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein längliches, um seine Längsachse drehbares Rohrteil (26) mit Abschlußkappe (72) mit durchlöcherten Aufnehmerflächen, durch eine an dieses Aufnehmerorgan (26) angeschlossene Unterdruckpumpe (33), durch eine entlang der Außenfläche des Aufnehmerorgans bewegbare Faserzuführeinrichtung (44,46) und durch eine Einrichtung (51,52) zum Besprühen der Faserstücke mit einem härtbaren Harz.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (56, 57, 61) zur Aushärtung des Harzes vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (74) zum Ausstoßen des vorgefomten Teils zusammenklappbar ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine einer Fadenwickeleinrichtung zugeordnete Dosierrolle (111) einen Durchmesser besitzt, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des hohlen Aufnehmerorgans ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnehmerorgan zwei zusammenpassende Teile (102, 103) aufweist die an einer diagonal verlaufenden Ebene miteinander verbunden sind und in einer Lage eine zylindrische Außenfläche bilden, und daß die zwei Teile (102, 103) in Längsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, so daß der Umfang des Formteils zum Ausstoßen eines vorgeformten Teils verkleinerbar ist