DE2205604A1

DE2205604A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung faserverstaerkter giessharzrohre

Info

Publication number: DE2205604A1
Application number: DE19722205604
Authority: DE
Inventors: Rudolf Barainsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1973-08-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung faserverstarkter@Gießharzrohre.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Gießnarzrohre, wobei unter Zuführung eines flüssigen, aushärtenden Gießharzes die Verstärkungsfasern in definiertem Verhliltnis unter Vorspannung in axialer Richtung wie in Umfangsrichtung auf einen durchlaufenden Wickelkern gebracht werden.
ßs ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem ein endloser Faserstrang auf einen mit Folienbändern zu überdeckenden rotierenden Dorn gewickelt wird, der aus einem schraubenf'örmig gewickelten Metallband besteht, wobei das Metallband durch das Innere des von ihm selbst gebildeten hohlen Dornes an den Anfang zurückgeführt wird. Hierbei ist aber weder ein Kreuzwickel unter 45°, wie er für ein einwandfreies Einleiten der sich aus dem Hohrinnondruck ergebenden Kraftkom;ponenten erforderlich wqire, noch eine unter Vorspannung befindliche axiale Verstärkung zu erzielen und die möglichen Rohrdurchreesser sind konstruktionsbedingt nach untenhin limitiert. Durch die erforderliche Verwendung von Folienbändern zur Abdeckung der Metallbandstöße ist der Aufwnad erheblich.
Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß längsgespannte, kreisfärmig nebeneinanderliegende Fäden mittels Kreuzwickler umsponnen und getränkt werden. Hierbei ergeben sich aber Schwierigkeiten, indem dieses system nicht dotiert, so daß das flüssige Harz vom Scheitel des so gebildeten Rohres abläuft und an der Unterseite abtropft. Auch ist der Aufwnad beim Auswechseln der leeren Spulen auf den Rotationswicklern gegen volle Spulen sehr häufig notwendig und es entstehen erhebliche S-tillstandszeiten. Schließlich ist auch hier der Rohrdurchmesser nach unten limitiert, da eine Tränkung des Fasergerüstes durch innerhalb desselben rotierende Mischköpfe erfolgt.
Ferner ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem axial feststehender Dorn durch Hotationswickler umsponnen wird, die mit einer Differenzwinkelgeschwindigkeit laufen und dadurch eine Drehung des Domes verursachen, welche zur Anbringung einer Umfangsverstärkung benutzt wird. Dabei wird die Längsbewegung des Rohres durch in das Innere dieses erzeugten Rohres eingebrachte Preßluft o,ä. bewirkt. Dieses Verfahren ergibt aber weder eine axiale Verstärkung, noch einen gleichmäßigen Vorschub, und schließlich erwirkt die eingebrachte Preßluft eine Zerstörung des Rohres, noch bevor es ausgehärtet ist.
Schließlich ist ein Verfahren bekannt, bei dem neben dem rotierenden Wickeldorn ein mit Leibspindel gefiikirter Spulenträger hin und her bewegt wird. Dieses Verfahren gestattet keine kontinuierliche Herstellung, keine wirtschaftlich auch nur annähernde akzeptable Sinblingung von Längsverstärkungen und es erzeugt nur Rohre, die an den Enden durch die Umkehrung der Wickelrichtung verdickt sind und dadurch erheblichen Abfall haben. leil dieses Verfahren, das z.Zt. am häufigsten angewendete ist, konnten sich Hohre aus faserverstärkten Gießharzen noch nicht so durchsetzen, wie das den technischen Eigenschaften gemäß eigentlich der Fall sein müßte; die HersteLlung ist praktisch als L<inzelfertigung anzusehen und daher zu aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines dem gegenüber verbesserten Verfahrens, welches die kontinuierliche Herstellung eines in axialer Richtung mit vorgespannten Faserträgern verstärkten, auf dem Wickeldorn zur Vermeidun, von Lufteinschlüssen von innen nach außen getränkten und in Umfangsrichtung mit vorgespannten, von unten her durchtrsLkten Fasersträngen verstärkten Kunstharzrohres ermöglicht, dessen Durchmesser weder nach unten noch nach oben limitiert ist.
Das Verfahren umfaßt 5 Verfahrensschritte : Verfahrensschritt eins besteht darin, daß durch den inneren Durchmesser von umlaufenden Spulenträgerringen, welche die Faserspulen für die Längsverstärkung tragen, der ;uickeldorn mit fixierbarer Drehzahl synchron mit der Umlaufzahl der Spulenträgerringe mit fixierbarem Vorschub hindurchläuft und daß dabei die längsverstärkenden Faserstränge axial mit durch entsprechende Fadenbremsen bewirkter Vorspannung auf den äußeren Umfang des Dornes - bezw. bei .çiderholung des Verfahrensschrittes des auf dem Dorn befindlichen ilickels -aufgelegt werden und dabei von dem vorher auf den Dorn (Wickel) aufgebiachten flüssigen Harz von innen nach außen durchtränkt werden.
Verfahrensschritt zwei besteht darin, daß auf den die Längsverstärkung tragenden, sich mit definierter Drehzahl und definiertem Vorschub bewegenden Dorn die Umfangsverstärkung durch seitlich vom Dorn feststehende Spulenträger aufgebracht wird, indem der Faserstrang von der Spule abgezogen und durch geeignete Vorrichtungen mit Harz durchtränkt, sich selbsttätig entsprechend Drehzahl und Vorschub des Domes auf diesen aufwickelt, nachdem der Anfang dieses Fserstranges nm in geeigneter Weise auf dem Dorn bezw. dem darauf befindlichen Wickel zwecks Mitnahme befestigt ist.
Diese Verfahrensschritte können durch Anwendung einer entsprechenden Zahl von umlaufenden Spulenträgerringen und feststehenden Spulenträgern beliebig wiederholt werden, je nach der gemnschten Stärke des Rohres.
Für die Aufbringung einer äußeren Deckscnicht sowie für die Aufbringunv einer speziellen Innenschicht wird der Vbrfahrensschritt zwei noch einmal mit z.B. Vlies dem gesamten Verfahren nach- bezw. vorgeschaltet.
Verfahrensschritt drei besteht darin, daß durch Einwirkung von Wärme, Licht oder sonst geeigneter Energiequelle das Harz in an sich bekannter Weise zur Reaktion gebracht wird und auf dem sich drehenden und vorschiebenden Dorn aushärtet, von vzelchem sodann das fertige Rohr heruntergezogen wird.
Zur Dtirchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend eine Vorrichtung anhand von Abbildungen beschrieben: Abb. 1 zeigt den Aufbau der Vorrichtung. Darin bedeutet (1, II, 1" ) je eine Fördereiniichtung, die aus mehreren Raupenbändern (2) besteht und deren Antrieb (nicht dargestellt) eine regelbare Vorschubgeschwindigkeit des Dornes (3) ergibt. Diese Fördereinrichtungen sind gemeinsam mit einem Antrieb versehen, der zusätzlich zu der Längs-Förderbewegung (s) die ganze aus mehreren Raupenbändern bestehende Fördereinrichtung in Rotation um die Mittelachse (c) versetzt. Die Raupenbändern (2) sind irisblendenähnlich verstellbar, so daM ihr Abstand voneinander den jeweiligen Durchmesser des Dornes (3) angepaßt werden kann. Der gmeinsame Antrieb für die Rotation (nicht dargestellt) bewirkt den Gleichlauf der 3 Fördereinrichtungen (1, 11,1??) . In Längsrichtung sind die Fördereinrichtungen (1) und (lot) ebenfalls mit gleicher Geschwindigkeit laufend, während (1") diesen Gleichlauf über ein Friktionsglied von der Dorngeschwindigkeit als Abbremsung erhält. Der Dorn (3) besteht aus einzelnen Abschnitten in an sich beliebiger Länge, vorzugsweise jedoch 4 - 6 m. Diese einzelnen Abschnitte sind durch eine Steckverbindung, Abb. 3, miteinander gekoppelt, wobei ein Mitnehmer (4) die Drehbewegung von einem Dornabschnitt zum anderen überträgt. Zwischen den Dornabschnitten ist je 1 Ring (5) aus einem Material eingelegt, der ein anderes magnetisches, kapazitives oder induktives Verhalten als der Dorn selber hat. Durch einen entsprechenden Abtastkopf (6) wird die Trennstelle zwischen den Dornabschnitten unter dem darauf befindlichen, durchlaufenden Rohrwickel erkannt- und es wird ein elektrisches Signal gegeben, welches die Trennscheibe (7) in Bewegung setzt, welche mit dem Dorn mit laufend genau an dieser Steile den Wickel durchschneidet. Nunmehr zieht die auf Friktion arbeitende Fördereinrichtung (1" ) mit erhöhter Geschwindigkeit das abgetrennte Stück Rohr mit dem darin befindlichen Dornabschnitt aus der Verbindung und fördert es auf einen Ablegetisch (nicht dargestellt) zur Entformung.
Die Spulenträgerringe (8) sind mit den Fördereiri; (1, 1', l" ) gemeinsam rotationsangetrieben. Sie laufen also synchron mit dem Dnrn (3). Am Umfang der Spulenträgerringe befinden sich Wellen (9) auf welche Spulen (10) mit erstärkungsfasersträngen (Fäden, Rovings) drehbar gelagert sind.
Die Anzahl der Spulen ergibt sich aus dem Dornumfang und der Deckbreite des einzelnen Stranges. Die Fäden (Stränge) sind durch Führungsösen (11) geführt und durch federnde Klemmstücke (nicht dargestellt) abgebremst. Die Stränge sind durch den Innendurchmesser der Spulenträgerringe geführt, so darin sie auf dem Dorn in Längsrichtung parallel zueinander zur Auflage kommen. Dabei wird der innere Durchmesser der Spulenträgerrringe (8) durch einlagen (12) um so viel größer als der Dorndurchmesser( Durchmesser des Wickels) gehalten, daß die Verstärwungsfasern gerade Durchgang finden. Das Aufbringen der Umfangsverstärkungen geschieht durch die Re tat ions und den Vorschub des Dornes (3), in dem von einem neben dem laufenden Dorn angebrachten Spulenträger (13) der Strang auf den Dorn gewickelt wird. Dieser Spulenträger ist als Ausführungsbeispiel in Abb. 2 skizziert. Er besteht aus einem Gestell (14) zur Aufnahme der Spulen mit dem praktisch endlosen Verstärkungsstrang (10'), aus Führungsösen (all) und aus schenkbaren, kettenschloßähnlichen Doppelstiften (15, 15'), welche den Strang bremsen und zur besseren Minarbeitung des Harzes walken (15'). Das dabei gegf. herabtropfeslde Harz wird in einer Auffangwanne (16) gesammelt.
Die Tränkung mit Harz geschieht zweckmäßig mittels Miscbköpfen, die aus meist 2 Behältern (17, 18) mittels Zahnradpumpen (nicht dargestellt) über Schläuche (24, 25, 24', 25') beschickt werden wobei z.B. ein Behälter Harz plus Beschleuniger und der andere Behälter Harz plus Härter enthält.
Der oder die Mischköpfe für die Längsverstärkung (19) ist über dem Dorn unmittelbar vor dem Spulenträgerring (in Arbeitsrichtung) angebracht. Er gibt das Harz auf den Dorn und die Verstärkung wird in das Harz, das sich auf dem Dorn befindet, von oben bezw. außen hineingelegt, so daß keine Lufteinschlüsse entstehen können. Der oder die Mischköpfe für die Umfangsverstärkung (20) befindet sich am Gestell (14) und zwar so, daß das Harz von unten her den Strang netzt (21).
Auch hier können die Anschlüsse (22, 22') zu getrennten lIarzbehältern führen, wie vorher beschrieben.
Durch Wiederholung dieser Schritte kann ein Rohr beliebiger Wanddicke kontinuierlich erzeugt werden, wobei jeweils nach (l" ) das Rohr vom Dorn abgezogen wird und der zugehörige Dornabschnitt dann wieder vorn, d.h. vor (1), mit den bereits laufenden Dornteilen gekoppelt wird.
Bei Verwendung von Harzen, denen Wärme, Licht oder andere Energien von außen zugeführt werden müssen, um sie zur Reaktion zu bringen, ist zwischen der Wickelstrecke und der Fördereinrichtung (1') noch ein entsprechender Ofen (23) zwischengefügt.

Claims

Anspruche:

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Gießharzrohre, bei denen die Verstärkungsfasern in definiertem Verhältnis und mit definierter Vorspannung in Längsrichtung sowie in Umfangsrichtung des Rohres verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Spulenträgerringe synchrcr mit dem mit definiertem Vorschub durch den Tnnendurchmesser derselben laufenden Wickel dorn umlaufen, daß die Längsverstärkungsstränge von den Spulen der Spulenträgerringe durch den Spalt zwisclienWickeldorn und Spulenträgerring-Innendurchmesser auf die Oberfläche des Wickeldornes laufen, daß die Umfangsverstärkungen von feststehenden Spulenträgern abgezogen uhd durch den definierten Vorschub des Wickeldornes und durch dessen Rotation auf diesen aufgewickelt werden.
2.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch geknnzeichnet, daß dem Wickeldorn als innere Lage des zu erzeugenden Rohres ein Vließband durch eine analoge Einrichtung wie für die Umfangsverstärkungen aufgebracht wird, in dem diese Einrichtung vor dem l. Spulenträgerring in Richtung des Verfahrensablaufes angeordnet, arbeitet.
3.) Verfahren nach Anspruch l und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung einer äußeren Deckschicht eine Einrichtung entsprechend Anspruch 2 dem letzten feststehenden Spulenträger nachgeschaltet arbeitet.
4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenschichten aus vom Hauptverstärkungsmaterial abweichenden Material dadurch afgebracht werden, da an entsprechender Stelle einer der feststehenden Spulenträger dieses Material zuführt.
5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß weitere Schichten entsprechend Anspruch 4 durch zusätzliche feststehende Spulenträger aufgebracht werden.
6.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dalJ eine Vielzahl von Spulenträgerringen und feststehenden Spulenträgern vorhanden ist.
7.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Gießharz dosiert auf den vvickeldorn gebracht wird und daß die Längsverstärkungs-Faserstränge von außenher durch den entsprechend dimensionierten Innendurchmesser der synchron mit dem wickeldorn umlaufenden Spulenträgerringe in das Harz eingelegt werden.
8.) Verfahren nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge der LängsverstarlLung durch Bremsen an den Spulenträgerringen laufen.
9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis G dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs-Verstärkungs-Faserstränge vor dem Aufwickeln von untenher mit Harz getränkt werden, indem die Strangführung so gestaltet ist, daß die Austrittsöffnung des Mischkopfes nach oben weist und der Strang über diese Austrittsöffnung geführt wird.
10.)Verfahren nach Anspruch 1 bsa 6 und 9 dadurch gekerlnzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial an äen feststehenclen Spulenträgern durch Bremsvo-richtung eine Vorspannung erhält.
11.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Raupen-Fördereinrichtungen den t«1ickeldorn in Längsrichtung transpor-tieren und dabei synchron mit Spule nträgerringen eine Rktationsbewegung ausführen und daß der ilickeldorn die Längsbewegung durch den Innendurchmesser der Spulenträgerringe hindurch ausführt, daß ein oder mehrere feststehende Spulenträger außerhalb der Laufbahn des Wickeldornes angeordnet sind.
12.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenträgerringe mit auswechselbaren ingförmigen Einlagen für ihren Innendurchmesser versehen sind, deren innerer Durchmesser um so viel größer als der Dorndilrchmesser ist, daß durch den entstehenden Ringspalt das Verstärkungsmaterial hindurchgeht.
13.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Raupen-Fördereinrichtungen derart angetrieben sind, daß in Richtung des Verfahrensablaufes die 1. mit einer definierten, einstellbaren Vorschubgeschwindigkeit laufen, währnpd die letzte mit höherer Geschwindigkeit angetrieben ist und den Gleichlauf mit den anderen durch Friktionseinrichtung und Abbremsung durch das auf dem Wickeldorn befindliche Rohr erreicht.
14.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß über dem Wickeldorn, in Verfahrensrichtung gesehen vor den Spulenträgerringen, Harz zuführe inrichtungen, z.B. Mischköpfe, angeordnet sind, die dosierte Harzmengen auf den Wickeldorn bezw. auf den auf dem Dorn befindlichem Wickel leiten.
15.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Spulenträger mit Harzzufuhreinrichtungen, z.B. Mischköpfen, ausgestattet sind, die so angeordnet sind, daß der zu tränkende Strang von untenher getränkt wird.
16.) Vorrichtung nach Anspruch 11 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spulenträgerringe mit Bremsvorrichtungen für jeden einzelnen Faserstrang versehen sind.
17.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Spulenträger mit Bremsvorrichtungen für jeden Faserstrang versehen sind.
18.) Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn aus miteinander zu kuppelnden Dornabschnitten von vorzugsweise 4 bis 6 m Länge besteht.
19.) Dorn nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß an den Kupplungsstellen Ringe anderen elektromagnetischen, induktiven oder nicmel dielektrischen Verhaltens als Zwischenlage eingesetzt werden.
20.) Vorrichtung nach Anspruch 11, 18 und 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlageringe nach Anspruch 19 Sensoren beeinflussen, welche den Impuls als Startsignal für die mitlaufende Trennvorrichtung geben.