DE2214571B2 - Vorrichtung zum Tränken und Überziehen von fadenförmigem Material mit einem fließfähigen polymeren Harz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tränken und Überziehen von fadenförmigem Material mit einem fließfähigen, polymeren Harz, mit einem Gehäuseteil, das einen mit einem Harzeinlaß in Verbindung stehenden Durchgangskanal aufweist, der einen konischen Abschnitt besitzt, welcher sich zu einer am Auslaß des Durchgangskanals angeordneten, zylindrischen Kalibrieröffnung hin verjüngt, und mit einem Führungsteil, das ein Befestigungsteil, einen Vorsprung und einen durchgehenden Führungskanal aufweist, wobei das Fühningsteil so an dem Gehäuseteil befestigt ist, daß

κι sich der Vorsprung in den Durchgangskanal hinein erstreckt, einen Abstand von der Kalibrieröffnung besitzt und zwischen dem Gehäuseteil und dem Vorsprung eine Ringkammer gebildet wird, und wobei der Vorsprung einen sich zum Auslaß hin verjüngenden,

ι 5 konischen Abschnitt aufweist.

Es ist üblich, mit Harz getränktes und überzogenes fadenförmiges Material dadurch herzustellen, daß es durch eine Vorrichtung hindurchgeführt wird und gleichzeitig ein Harz in und um dieses fadenförmige Material gepreßt wird. Die hierfür verwendeten bekannten Vorrichtungen, z. B. die eingangs erwähnte Vorrichtung (US-PS 30 74 107), arbeiten jedoch nicht zufriedenstellend. Beispielsweise kann sich an bestimmten Bereichen innerhalb der Vorrichtung Harz ansammein, das infolge der hohen Temperaturen nach einer gewissen Zeit eine Qualitätsminderung erleidet. Außerdem erfolgt das Tränken und das Überziehen des fadenförmigen Materials oft ungleichmäßig und porenhaltig. Ferner treten beim gründlichen Reinigen

Jo zwischen Fertigungsabläufen Schwierigkeiten auf, wenn verschieden gefärbte Harze verwendet werden, da die bekannten Vorrichtungen nur schwer so zu zerlegen sind, daß alle Stellen ohne Schwierigkeiten zum Reinigen zugängig sind.

is Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, derartige bekannte Vorrichtungen so weiterzubilden, daß ein gleichmäßiges porenfreies Tränken und Überziehen von Fadenmaterial und eine einfache einwandfreie Reinigung der Vorrichtung möglich ist.

•to Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß der Durchgangskanal zwei sich in gleicher Richtung verjüngende, konische Abschnitte und einen dazwischen angeordneten zylindrischen Abschnitt aufweist, daß sich die zwischem dem Gehäuseteil und dem Vorsprung gebildete Ringkammer von dem Harzeinlaß bis in den an die Kalibrieröffnung anschließenden, konischen Abschnitt erstreckt, daß in dem konischen Abschnitt des Vorsprungs mehrere Kanäle ausgebildet sind, welche die Ringkammer mit dem zum Auslaß hin sich verjüngenden Führungskanal verbinden, und daß für das Gehäuseteil und das Führungsteil je eine Heizeinrichtung vorgesehen ist.
Dadurch, daß der Durchgangskanal zwei sich in gleicher Richtung verjüngende konische Abschnitte und einen dazwischen angeordneten zylindrischen Abschnitt aufweist, kann sich das Harz, das durch den Extruder durch die Ringkammer gepreßt wird, entspannen und ausdehnen. Es hat sich gezeigt, daß, wenn diese

bo Entspannung nicht eintritt, das Harz das aus dem Führungsteil austretende fadenförmige Material nur unvollständig überzieht, nicht richtig haftet und zur Bildung von Rissen neigt. Der Querschnitt der Ringkammer vergrößert sich also infolge des konstan-

hi ten Durchmessers der Außenfläche im zylindrischen Abschnitt, da der Durchmesser der Innenfläche am Vorsprung des Gehäuseteils gleichförmig abnimmt.
Durch die Anordnung von Kanälen, welche die

Ringkammer mit dem zum Auslaß hin sich verjüngenden Führungskanal verbinden, wird erreicht, daß Harz zum einwandfreien Tränken des fadenförmigen Materials in den Führungskanal gelangt uid die beiden Bestandteile, Harz- und Fadenmaterial schon als porenfreier Verbundstrang aus dem Auslaß des Führungsteils austreten und dann ihre endgültige Außenabdeckung erhalten.

Die Anzahl und die Größe der Kanäle hängt von der Fördermenge des Extruders, den physikalischen Eigen- ιυ schäften des Harzes und der Durchlaufgcschwindigkeit des fadenförmigen Materials ab, da diese Einflußgrößen zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen sollen.

Vorzugsweise ist der Vorderteil des Durchgangskanals in einem in den Gehäuseteil eingeschraubten Stopfen angeordnet und der durch den Stopfen verlaufende Abschnitt des Durchgangskanals setzt sich aus einer zylindrischen Kalibrieröffnung, dem zweiten konischen Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt zusammen. Durch diese Ausbildung wird eine leichte Reinigung und eine einfachere Herstellung der Vorrichtung möglich.

Die im Vorsprung des Führungsteils ausgebildeten Kanäle sind vorzugsweise in zwei Gruppen angeordnet, wobei die eine Gruppe aus Kanälen besteht die von der Ringkammer zum Führungskanal radial und senkrecht zu dessen Achse verlaufen, während die andere Gruppe aus Kanälen besteht, die von der Ringkammer zum Führungskanal radial, aber unter einem Winkel zu dessen Achse in Bewegungsrichtung des fadenförmigen Materials verlaufen. Dabei können die Kanäle der zweiten Gruppe mit der Achse des Führungskanals einen Winkel von 20° bis 50°, vorzugsweise 25° bis 35°, bilden. r>

Die zweite Heizeinrichtung kann vorzugsweise das Führungsteil auf eine höhere Temperatur aufheizen als die erste Heizeinrichtung das Gehäuseteil. Dadurch wird eine bessere Tränkung des fadenförmigen Materials im Führungskanal erreicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung von glasfaserverstärkten Harzzusammensetzungen, wie sie beim Formen und Texturieren verwendet werden. Derartige Harzzusammensetzungen werden hergestellt, indem das aus der Vorrichtung austretende Produkt granulatartig in kleine Stücke geschnitten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung im Axialschnitt und

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1.

Wie in F i g. 1 dargestellt, besteht die dargestellte Vorrichtung aus einem Gehäuseteil 1 und einem daran « angebrachten Führungsteil 2. Das Gehäuseteil 1 setzt sich aus einem Gehäuseblock 3 und einem in ihn hineingeschraubten Stopfen 4 zusammen. Sowohl der Block 3 wie auch der Stopfen 4 sind von einem Durchgangskanal 5 durchsetzt, der sich aus einem wi Paßabschnitt 6, einem ersten konischen Abschnitt 7, einem zweiten konischen Abschnitt 8, einem koaxial zu den beiden konischen Abschnitten 7 und 8 verlaufenden und dieselben verbindenden zylindrischen Abschnitt 9 sowie einer zylindrischen Kalibrieröffnung 10 zusam- <>-, mensetzt, die von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des zweiten konischen Abschnitts 8 zur Außenseite des Gehäuseteils 1 führt. Die Bezeichnungen »konisch« und »zylindrisch« legen zwar einen kreisförmigen Querschnitt nahe, wie er in F i g. 2 tatsächlich dargestellt ist, doch sollen sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch für anders fortlaufend gekrümmte, beispielsweise eiförmige Querschnitte gelten.

Der Hauptblock 3 ist mit einem Einlaß 11 für das polymere Harz versehen, der mit dem Durchgangskanal 5 in Verbindung steht Wenn der Hauptblock mit Hilfe beispielsweise der Bolzen A entweder unmittelbar an den Extruder oder an ein Extruderanpaßstück angeschlossen ist, wird durch den Einlaß U das polymere Harz dem Durchgangskanal zugeführt, wie es die Pfeile in F i g. 1 und 2 zeigen.

Das Gehäuseteil ist mit einer Heizeinrichtung HA versehen. Die Heizeinrichtung muß in der Lage sein, das Gehäuseteil aufzuheizen und auf einer Temperatur zu halten, die ausreicht, um ein Verfestigen des polymeren Harzes im Einlaß 11 oder im Durchgangskanal 5 zu verhindern.

Das Führungsteil 2 hat einen Befestigungsteil 12 und einen Vorsprung 13 und weist einen durchgehenden Führungskanal 14 auf, der im Befestigungsteil 12 einen Einlaß und im Vorsprung 13 einen sich verjüngenden Auslaß bildet, und durch den das fadenförmige Material hindurchgeführt wird, um mit polymerem Harz getränkt und überzogen zu werden.

Der Vorsprung 13 des Führungsteils 2 besitzt einen Dichtungssitz 15 und einen sich nach vorn erstreckenden konischen Abschnitt 16, der sich zum Auslaß des Führungskanals 14 hin verjüngt Der Dichtungssitz 15 weist einen dem Querschnitt des Paßabschnittes 6 des Gehäuseteils 1 entsprechenden Querschnitt auf, so daß der Vorsprung des Führungsteils in das hintere Ende des Durchgangskanals 5 dicht eingesetzt werden kann. Der konische Abschnitt 16 ist so lang, daß die Ringkammer sich dann mindestens von dem Harzeinlaß 11 bis in das Innere des zweiten konischen Abschnitts 8 erstreckt

Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die Ringkammer im Bereich des ersten konischen Abschnitts 7 infolge der Annäherung der sie begrenzenden Flächen enger, doch kann sie ihre Größe auch beibehalten, d. h. der Konuswinkel des Abschnitts 7 und des Abschnitts 16 kann gleich sein. Ferner ist der zylindrische Abschnitt 9 vorgesehen, durch den der konische Abschnitt 16 des Vorsprunges verläuft. Der Querschnitt der Ringkammer vergrößert sich dabei.

Der konische Abschnitt 16 des Vorsprunges 13 ist mit mehreren Kanälen 17 und 18 versehen. Durch diese Kanäle kann das Harz von der Ringkammer in den Führungskanal 14 des Vorsprunges 13 fließen, um das durchlaufende fadenförmige Material zu tränken. Anzahl und/oder Größe der Kanäle müssen so gewählt sein, daß Harz in ausreichender Menge zum einwandfreien Tränken des fadenförmigen Materials in den Führungskanal 14 gelangt und die beiden Bestandteile als porenfreie Verbindung aus dem Auslaß des Führungsteils 2 austreten. Andererseits dürfen die Kanäle nicht zu zahlreich oder zu groß sein, da sonst ein starker Rückfluß des Harzes zum Auslaß des Führungskanals 14 erfolgt.

Eine besonders geeignete Anordnung der Kanäle ist in der Zeichnung dargestellt. Eine Reihe von radial angeordneten, senkrecht zur Achse des Führungsteils verlaufenden Kanälen 17, die sich im oder in der Nähe des Bereichs des Harzeinlasses 11 befinden, führen dem fadenförmigen Material das Harz rechtzeitig zu, ohne daß sich Bereiche bilden, in denen sich das Harz stauen

oder eine Qualitätsminderung erleiden kann. Die Kanäle können gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt sein. Die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorliegende Anordnung der Kanäle 17 und die Art und Weise, in der das Harz vom Einlaß 11 in die ί Ringkammer eintritt, in ihr fließt und schließlich durch alle Kanäle 17 in den Führungskanal 14 gelangt, sind in F i g. 2 dargestellt.

Weitere vier Kanäle 18 befinden sich im davor liegenden Teil des konischen Abschnitts 16 des ι ο Vorsprunges 13. Diese Kanäle 18 verlaufen radial und unter einem Winkel zur Achse des Führungskanals in Bewegungsrichtung des fadenförmigen Materials und erstrecken sich von der Außenfläche des konischen Abschnitts 16 bis zum Führungskanal 14. Die Kanäle r> sorgen für einen strömungsgerechten Zufluß einer zweiten Menge an Harz zu dem den Führungskanal durchlaufenden fadenförmigen Material und sichern ein vollständiges und durchgehendes Tränken des Materials.

Während das Vortränken des fadenförmigen Materials in dem Bereich beginnt, in dem das Harz dem Führungskanal 14 zugeführt wird, geschieht das abschließende porenfreie Tränken und Verdichten der aus Harz und fadenförmigem Material bestehenden 2^r> Verbindung im Bereich des Führungskanalauslasses infolge der Verjüngung des Kanals. Der Führungskanal 14 ist zwar in der Zeichnung konisch dargestellt, doch kann er auch einen anderen strömungsgerechten Verlauf aufweisen. Der Zweck eines solchen strömungs- jo gerechten Verlaufs besteht darin, die Bildung von Bereichen zu verhindern, in denen sich das Harz stauen kann, denn bei normalem Betrieb der Vorrichtung ist ein Teil des durch die Kanäle 17 in den Führungskanal eintretenden Harzes auf Grund des vom Extruder r> ausgeübten Druckes bestrebt, zum hinteren Ende des Führungskanals auszuweichen. Die Größe dieses Harzrückstaus ändert sich auf Grund von Druckschwankungen, und der Führungskanal ist daher im Rückstaubereich strömungsgerecht zu gestalten. Wer- ad den Glasfasern durch den Führungskanal hindurchgezogen, so neigen sie dazu, an den Innenflächen des so ausgebildeten Kanals entlangzustreifen und auf diese Weise dazu beizutragen, daß sich keine Bereiche aufgestauten Harzes bilden.

Der Befestigungsteil 12 des Führungsteils 2 ist vorzugsweise mit einer Schulter 19 versehen, die auf dem Sitz 20 des Gehäuseteils aufliegt und dazu dient, die Einführung des Vorsprunges 13 in den Durchgangskanal 5 des Gehäuseteils 1 zu begrenzen. Die Einführtiefe des Führungsteils kann durch Einlegen von Scheiben zwischen die Schulter 19 und den Sitz 20 eingestellt werden. Der Befestigungsteil 13 ist mittels Schrauben B mit dem Gehäuseteil verbunden.

Das Führungsteil 2 ist mit einer Heizeinrichtung H2 versehen, die mit der Heizeinrichtung des Gehäuseteils nicht in Verbindung steht. Eine derartige gesonderte Heizeinrichtung ermöglicht eine bessere Temperaturkontrolle im Vorsprung 13 des Führungsteils sowie eine über der Betriebstemperatur des Gehäuseteils liegende Betriebstemperatur des Vorsprunges, wie sie bei Verwendung bestimmter Harze erwünscht ist. Zwar erfüllt jede geeignete Heizeinrichtung diesen Zweck, doch hat sich, wie dargestellt, eine übliche ringförmige Heizung mit elektrischen Widerstandsdrähten als brauchbar erwiesen.

Im Betrieb ist die Vorrichtung durch die Bolzen A entweder unmittelbar oder über ein Anpaßstück an einen Extruder angeschlossen. Nachdem die Heizeinrichtungen H-X und H-2 wirken, wird das fadenförmige Material F, beispielsweise ein Gespinst aus Glasfasern, durch den Führungskanal 14 des Führungsteils zu- und durch die zylindrische Kalibrieröffnung 10 des Gehäuseteils abgeführt Durch den Einlaß 11 wird dem Gehäuseteil polymeres Harz zugeführt, das thermoplastisch oder wärmeaushärtbar sein kann. Das Harz füllt die Ringkammer und fließt durch die Kanäle 17 und 18 des Führungsteils, um das fadenförmige Material F zu tränken. Der Vorgang des Tränkens und Verdichtens wird in dem sich verjüngenden Auslaß des Führungskanals 14 abgeschlossen. Das aus dem Führungskanal austretende getränkte Material wird anschließend mit zusätzlichem Harz überzogen, das durch die Ringkammer in den konischen Abschnitt 8 fließt Von dort wird die entstandene Verbindung durch die zylindrische Kalibrieröffnung 10 geführt und kühlt sich ab, so daß das überzogene und getränkte Endprodukt P vorliegt. Um die gewünschte Qualität des Überzugs zu erreichen, ist es wichtig, daß sich das Harz durch seinen Übergang vom ersten konischen Abschnitt 7 zum zylindrischen Abschnitt 9 von seiner Druckbeanspruchung entlastet, sich entspannen und etwas ausdehnen kann, bevor es in den zweiten konischen Abschnitt eintritt. Tritt dieser Vorgang nicht ein, so neigt der Harzüberzug dazu, rissig zu werden und von einem litzenförmigen Produkt abzublättern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Tränken und Überziehen von fadenförmigem Material mit einem fließfähigen, polymeren Harz, mit einem Gehäuseteil, das einen mit einem Harzeinlaß in Verbindung stehenden Durchgangskanal aufweist, der einen konischen Abschnitt besitzt, welcher sich zu einer am Auslaß des Durchgangskanals angeordneten, zylindrischen Kalibrieröffnung hin verjüngt, und mit einem Führungsteil, das ein Befestigungsteil, einen Vorsprung und einen durchgehenden Führungskanal aufweist, wobei das Führungsteil so an dem Gehäuseteil befestigt ist, daß sich der Vorsprung in den Durchgangskanal hinein erstreckt, einen Abstand von der Kalibrieröffnung besitzt und zwischen dem Gehäuseteil und dem Vorsprung eine Ringkammer gebildet wird, und wobei der Vorsprung einen sich zum Auslaß hin verjüngenden, konischen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (5) zwei sich in gleicher Richtung verjüngende, konische Abschnitte (7, 8) und einen dazwischen angeordneten zylindrischen Abschnitt (9) aufweist, daß sich die zwischen dem Gehäuseteil (1) und dem Vorsprung (13) gebildete Ringkammer von dem Harzeinlaß (11) bis in den an die Kalibrieröffnung (10) anschließenden, konischen Abschnitt (8) erstreckt, daß in dem konischen Abschnitt (16) des Voniprungs (13) mehrere Kanäle (17,18) ausgebildet sind, welche die Ringkammer mit dem zum Auslaß hin sich verjüngenden Führungskanal (14) verbinden, und daß für das Gehäuseteil (1) und das Führungsteil (2) je eine Heizeinrichtung (Hi, Hl) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Durchgangskanals (5) in einem in dem Gehäuseteil (1) eingeschraubten Stopfen (4) liegt und der durch den Stopfen (4) verlaufende Abschnitt des Durchgangskanals (5) sich aus einer zylindrischen Kalibrieröffnung (10), dem zweiten konischen Abschnitt (8) und dem zylindrischen Abschnitt (9) zusammensetzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vorsprung (13) des Führungsteils (2) ausgebildeten Kanäle in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei die eine Gruppe aus Kanälen (17) besteht, die von der Ringkammer zum Führungskanal (14) radial und senkrecht zu dessen Achse verlaufen, und die andere Gruppe aus Kanälen (18), die von der Ringkammer zum Führungskanal (14) radial und unter einem Winkel zu dessen Achse in Bewegungsrichtung des fadenförmigen Materials verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (18) der zweiten Gruppe mit der Achse des Führungskanals (14) einen Winkel von 20° bis50°, vorzugsweise 25° bis 35°, bilden.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizeinrichtung (Hl) das Führungsteil (2) auf eine höhere Temperatur aufheizt als die erste Heizeinrichtung (Hl) das Gehäuseteil (1).