DE2342593A1

DE2342593A1 - Verfahren und einrichtung zum herstellen von armierten kunststoff-wickelkoerpern, insbesondere glasfaserverstaerkten kunststoffmasten u. dgl

Info

Publication number: DE2342593A1
Application number: DE19732342593
Authority: DE
Inventors: Reiner Kraemer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-23
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1975-03-06

Description

Patentanmeldung

des Herrn

Reiner Krämer, 5201 Lohmar Bez. Köln, Hauptstr. 31

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von armierten Kunststoff-Wickelkörpern, insbesondere glasfaserverstärkten Kunststoff masten u.dgl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Vickelkörpern, wie vor allem Kunststoffmasten u.dgl., aus warmhärtbarem Kunststoff im Wickelverfahren, indem auf einen Dorn die Kunststoffmasse mit dem Fasermaterial in spiralförmigen Wicklungen aufgebracht und anschließend der Wickelkörper ausgehärtet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen Durchfüh-

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rung vorgesehene Einrichtung sind insbesondere für das Herstellen von leicht konischen, glasfaserverstärkten Masten für Straßenbeleuchtungszwecke u.dgl. im Wickelverfahren aus duroplastischen Kunststoffen, wie vor allem Polyesterharz, bestimmt und werden im folgenden unter Bezugnahme auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschrieben.

Es ist an sich bekannt, Masten für Beleuchtungskörper im Wickelverfahren aus glasfaserverstärktem Polyesterharz herzustellen. Dabei erfolgt das Wickeln des Mastes auf einem rotierenden Wickeldorn in der Weise, daß Glasfaserstränge oder schmale Bänder aus einer Mehrzahl von Glasfasersträngen zunächst durch ein Tränkbad des Polyesterharzes hindurchgeführt und dann spiralförmig so auf den rotierenden Wickeldorn gewickelt werden, daß die einzelnen Windungen innerhalb derselben Wickellage in mehr oder weniger großem axialen Abstand voneinander liegen. Anschließend wird in entgegengesetzter Richtung eine zweite Wickellage mit demselben Anstiegswinkel so aufgebracht, daß sich die Windungen der übereinanderliegenden Wickellagen kreuzen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis ein geschlossener, rohrförmiger Wickelkörper mit der erforderlichen Wandstärke gewickelt ist. Durch dieses Kreuzwickelverfahren wird eine gewebeartige Struktur der übereinanderliegenden Wickellagen erzielt.

Die im herkömmlichen Wickelverfahren hergestellten Wickelkörper müssen im allgemeinen nach dem Aushärten noch einer

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Oberflächenbearbeitung durch Spachteln, Schleifen u.dgl. unterworfen werden, um eine möglichst glatte, geschlossene Oberfläche zu erzielen. Diese Nachbehandlung der Wickelkörper ist mit nicht unerheblichem Zeit- und Kostenaufwand verbunden.

Bei den herkömmlichen Einrichtungen ist es üblich, die Wickelkörper in der Wickelmaschine selbst auszuhärten, wobei der Wickeldorn mit einer besonderen Beheizungseinrichtung versehen werden muß. Hierdurch ergibt sich ein verhältnismäßig großer Bauaufwand für die Wickelmaschine bzw. den Wickeldorn. Da während des Aushärtens des Wickelkörpers in der Wickelmaschine kein neuer Wickelkörper gewickelt werden kann, ist der Ausnutzungsgrad der Maschine verhältnismäßig gering. Nachteilig ist auch, daß vor allem bei der Herstellung von langen und schlanken Wickelkörpern der Dorn unvermeidbar einen gewissen Durchhang aufweist, so daß der auf dem Dorn befindliche Wickelkörper in einer dem Dorndurchhang entsprechenden leicht gebogenen Form zum Aushärten gebracht wird. Beim Aushärten des Wickelkörpers auf dem rotierenden Dorn stellt sich aufgrund des Dorndurchhangs unvermeidlich ein gewisser Walkvorgang im Material ein, was ebenfalls unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Wickelverfahren, insbesondere für die Herstellung von armierten Kunststoffmasten, zu schaffen, mit welchem sich Wickelkörper hoher Qualität und Festigkeit her-

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stellen lassen und bei welchem die sonst notwendige Oberflächen-Nachbearbeitung der Wickelkörper vollständig oder zumindest teilweise entfallen kann. Vorzugsweise soll dabei das Verfahren so durchgeführt werden, daß sich auch eine bessere Ausnutzung der Wickelmaschine erreichen läßt. Die Erfindung bezweckt in diesem Zusammenhang auch eine Einrichtung bzw.. Werkzeuge, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aushärten des Wickelkörpers dieser zwischen dem Dorn und einem von außen auf den Wickelkörper aufgebrachten Preßmantel verpreßt und im Preßzustand zum Aushärten gebracht wird.

Durch das Verpressen des frisch gewickelten Wickelkörpers und das Aushärten desselben im Preßzustand wird eine Verdichtung des mit dem Armierungsmaterial durchsetzten Kunstharz-Wickelkörpers bei gleichzeitigem Einpressen des Kunstharzes in das aus Strängen, Hatten od.dgl. bestehende Glasfaseraaterial erreicht, so daß ein weitgehend porenfreier, inniger Verbund zwischen Kunstharz und Fasenaaterial und damit eine erhöhte festigkeit des Wickelkörpers erzielt werden. Zugleich führt das Verpressen zu einer glatten und dichten Oberfläche des Wickelkörpers. Eine Oberflächen-Nachbearbeitung kann daher im allgemeinen vollständig entfallen.

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Es besteht die Möglichkeit, den zwischen Wickeldorn und Preßmantel befindlichen Wickelkörper in der Wickelmaschine selbst auszuhärten, wie dies an sich bekannt ist. Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird aber der zwischen Wickeldorn und Preßmantel befindliche Wickelkörper außerhalb der Wickelmaschine, zweckmäßig in einem Trockenofen od.dgl., zum Aushärten gebracht. Dabei läßt sich der aus dem Dorn, dem darauf befindlichen Wickelkörper und dem Preßmantel bestehende Verbundkörper auf im wesentlichen ganzer Länge so abstützen, daß der Dorn und damit auch der Wickelkörper während des Aushärtens keinen Durchhang oder eine sonstige Biegeverformung, wie sie beim Aushärten in der Wickelmaschine unvermeidlich sind, aufweisen. Dabei entfällt auch der sonst wegen des Dorndurchhangs beim Aushärten durch das Drehen des Domes hervorgerufene Walkvorgang im Material, der zu einer Jfestigkeitsverminderung des Wickelkörpers führen kann. Vorteilhaft ist auch, daß bei Aushärtung des Wickelkörpers im Trockenofen od.dgl. die Wickelmaschine nach Fertigstellung des noch ungehärteten Wickelkörpera sofort wieder für das Wickeln eines neuen Wickelkörpers frei wird. Hierdurch ergibt sich ein besserer Ausnutzungsgrad der Wickelmaschine. Es versteht sich, daß in dem Trockenofen od.dgl. gleichzeitig mehrere Wickelkörper ausgehärtet werden können. Die Verwendung eines Wickeldorne, der im Inneren eine besondere Beheizungseinrichtung aufweist₉ ist nicht unbedingt erforderlich.

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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in verschiedener Weise durchfuhren. Bei der Herstellung von konischen Rohren, wie insbesondere konischen Kunststoffmasten, wird über den auf dem Dorn befindlichen Wickelkörper ein konisches Preßmantelrohr aufgebracht. Das Preßmantelrohr könnte nach Art einer längsgeschlitzten Schelle oder mehrteilig so ausgebildet sein, daß es sich von der Seite her über den Wikkelkörper legen und dann fest um den Wickelkörper verspannen läßt. In diesem Fall wäre es möglich, das Preßmantelrohr aus zwei Halbschalen herzustellen, die gegebenenfalls gelenkig miteinander verbunden sind und von den beiden Seiten her um den Wickelkörper herumgelegt und anschließend radial verspannt werden. Vorzugsweise wird für das Preßmantelrohr aber ein geschlossenes, zumindest innen konisches Rohr verwendet, welches axial auf den auf dem Dorn sitzenden Wickelkörper so weit aufgeschoben wird, bis dieser zwischen dem Dorn und der konischen Innenfläche des Preßmantelrohres verpreßt wird. Im einzelnen läßt sich das Verfahren hierbei z.B. so durchführen, daß der Wickelkörper zwischen , zwei koaxialen Bohren verpreßt und ausgehärtet wird, von denen das Innenrohr als Wickeldorn dient, welcher nach dem Wickeln des Wickelkörpers aus der Wickelmaschine herausgehoben und zusammen mit den aufgebrachten Preßmantel zu der Aushärtestelle gebracht wird. Das Innenrohr kann dabei so ausgebildet sein, daß es sich zur Herstellung des Wickelkörpers auf einen rotierenden Kern der Wickelmaschine auf-

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schieben und nach Fertigstellung des Wickelkörpers zur Verpressung und Aushärtung desselben von dem Kern abziehen läßt. Der Preßmantel selbst kann noch in der Wickelmaschine, gegebenenfalls aber auch erst nach dem Herausnehmen des Wickeldorns und des Wickelkörpers aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kennzeichnet sich nach Vorstehendem insbesondere dadurch, daß zum Verpressen des noch nicht ausgehärteten Wickelkörpers ein um diesen mit Pressung herumlegbarer Preßmantel vorgesehen ist. Der Preßmantel besteht dabei vorzugsweise aus einem auf den Wickeldorn axial aufschiebbaren konischen Preßmantelrohr, dessen Innendurchmesser selbstverständlich entsprechend der geforderten Wandstärke des Wickelkörpers größer ist als derjenige des konischen Dorne. Der erfindungsgemäße Preßmantel kann im übrigen, wie vorstehend erwähnt, auch nach Art einer offenen Schelle bzw. mehrteilig so ausgebildet sein, daß er sich von der Seite her um den Wickelkörper legen und verspannen läßt. Es empfiehlt sich, an dem Preßmantel bzw. dem Preßmantelrohr eine besondere Abziehvorrichtung, vorzugsweise einen endseitig angeordneten Flansch oder sonstig· Vorsprünge, anzuordnen, um nach dem Aushärten des Wickelkörpers den Preßmantel axial von dem Wickelkörper abziehen zu können. Auch können an dem Preßmantelrohr Vorrichtungen vorgesehen sein, us das Bohr auf einem rotierenden Kern der Wickelmaschine drehschlüssig festzulegen. Hier-

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für eignen eich vor allem Keil- oder Nut-federverbindungen u.dgl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung und des hier dargestellten AuBführungsbeiepiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

fig. 1 schematisch eine Wickelmaschine zur Herstellung konischer Kunststoffmasten, wie sie für Straßenbeleuchtungszwecke u.dgl. verwendet werden können;

fig. 2 bis 5 im Axialschnitt die verschiedenen Stufen bei der Herstellung des Wickelkörper in der Wickelmaschine gemäß fig. I.

fig. 1 läßt einen leicht konischen Wickeldorn 10 erkennen, der in einer Wickelmaschine so gelagert ist, daß er um seine Längsachse in Pfeilrichtung A gedreht werden kann. Hit 11 und 12 sind Teile des Maschinengestelle der Wickelmaschine bezeichnet, in denen der Dorn 10 endseitig drehbar gelagert ist. An dem einen der beiden Teile 11 und 12 befindet sich, wie üblich, der (nicht dargestellte) Drehantrieb für den Wickeldorn.

In fig. 1 ist schematised, der Wickelvorgang angedeutet. Danach werden mit Kunstharz, wie insbesondere Polyesterharz, getränkte Stränge 13 von der Seite her so an den rotierenden Wickeldorn 10 herangeführt, daß sie unter Herstellen eines Wickelkörpers 14 um den Wickeldorn gewickelt

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werden. Ee versteht sich, daß der Wickelkörper 14- in mehreren übereinanderliegenden Wicklungslagen, z.B. in dem bekannten Eretuswickelverfahren, gewickelt« werden kann.

In Pig. 2 ist der Wickeldorn gesondert dargestellt. Er besteht aus des konischen Bohr 10, welches in Pfeilrichtung B axial auf einen Wickelkern 15 aufgeschoben ist, der seinerseits aus einem Bohr oder einem massiven konischen Metallkörper besteht. Der Kern 15 weist an seinen beiden Enden Wellenstümpfe 16 und 1? auf, mit denen er in den Ständern 11 und 12 der Wickelmaschine drehbar gelagert ist. Um das konische Bohr 10 mit dem Kern 15 drehschlüssig zu verbinden, ist eine Kupplung 18 vorgesehen, die gemäß Mg. 2 aus einer Nut-Pederverbindung besteht. Dabei kann das Bohr 10 an seinem einen oder auch an beiden Enden axiale, nach innen ragende Torsprünge aufweisen, welche in axiale Hüten des rotierenden Kerns 15 einfassen. Anstelle dieser Kupplung können aber auch andere Vorrichtungen zur drehschlüssigen Verbindung der Teile 10 und 15 vorgesehen sein, z.B. Keilverbindungen oder sonstige ßchnellschlxißverbindungen.

Wie Fig. 5 zeigt, wird auf dem Dorn 10 der glasfaserverstärkte Wickelkörper 14 in herkon»»!icher Weise gewickelt. Der Dorn IQ wird hierbei über den in der Wickelmaschine liegenden Innenkern 15 in Umdrehung versetzt. Es entsteht auf diese Weise ein langgestreckter konischer Wickelkörper, der sich von der rechten zur linken Seite hin konisch verjüngt.

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Bach fertigstellung dee konischen Wickelkörpers 14, jedoch noch vor den Aushärten desselben wird ein konisches Preßmantelrohr 19 in Pfeilrichtung; B über den Wickelkörper geschoben , wie dies in fig. 4 angedeutet ist. Aufgrund der gegenläufigen Konizität der beiden Rohre 10 und 19 wird der Wickelkörper 14 ε wischen den konischen Innen- und Außenflächen der Rohre 10 und 19 in radialer Sichtung verdichtet und gepreßt. Bei dieser Materialverpressung wird das Polyesterharz in die Grlasfaserstränge eingedrückt, so daß eine dichte, porenfreie Struktur und ein fester Verbund zwischen Glasfasermaterial und Kunstharz erzielt wird. Zugleich wird durch den Preßvorgang erreicht, daß der Wickelkörper nach Fertigstellung eine glatte und dichte Oberfläche aufweist.

Das axiale Aufschieben des Preßmantelrohree 19 auf den Wickelkörper 14 kann in der Wickelmaschine erfolgen. In diesem Fall muß der eine der beiden Ständer 11 und 12 bzw. die hier angeordneten Drehlager so ausgebildet sein, daß sich das Preßmantelrohr 19 endseitig über ä.en Wellenstumpf 16 schieben läßt. Dies läßt sich z.B. dadurch erreichen, daß der Ständer 11 zur Seite hin fortgeschoben wird, wobei der Dorn mit dem darauf befindlichen Wickelkörper im Bereich des Wellenstumpfes 16 vorübergehend abgestützt werden muß, bis ä&B Preßmantelrohr 19 aufgeschoben ist.

Es besteht andererseits aber auch die Möglichkeit, das den Dorn 10 bildende konische Bohr nach Lösen der drehschlüssi-

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gen Kupplung 18 von dem Kern 15 axial abzuziehen und das Preßmantelrohr 19 dann außerhalb der Wickelmaschine über den Dorn und den darauf befindlichen Wickelkörper zu schieben.

Tig. 5 seigt die aus dem Dorn 10, dem Wickelkörper 14 und dem Preßmantelrohr 19 bestehende Baueinheit, nachdem diese von dem Kern 15 der Wickelmaschine abgesogen worden ist. Diese Baueinheit kann anschließend einer Härteeinrichtung, zweckmäßig einem Trockenofen, zugeführt werden, in dem der Wickelkörper 14 im Preßsustand ausgehärtet wird. Nach Fertigstellung des Wickelkörpers 14 werden der Dorn 10 und das Preßmantelrohr 19, wie in Fig. 5 durch die Pfeile B und C angedeutet, nach entgegengesetzten Seiten axial abgezogen. Der Dorn 10 kann dann zur Herstellung eines weiteren Wikkeldorns wieder zur Wickelmaschine gebracht und hier über den Kern 15 geschoben werden (Fig. 2).

Da das Aushärten des Wickelkörpers vorzugsweise außerhalb der Wickelmaschine erfolgt, braucht der Wickeldorn bzw. der rotierende Kern 15 keine Beheizung aufzuweisen. Vorteilhaft ist auch, daß sich die aus dem Dorn 10 und dem übergeschobenen Preßmantelrohr 19 bestehende Baueinheit (Tig. 5) im Trockenofen od.dgl. so abstützen läßt, daß diese Teile praktisch keinen Durchhang aufweisen. Der Wickelkörper 14 wird daher in gerader lege ausgehärtet.

Um die Bohre 10 und 19 axial von dem Wickelkörper 14 ab-

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ziehen zu können, weisen sie zweckmäßig jeweils eine Abziehvorrichtung auf. Diese kann in einfachster Weise aus einem endseitigen Ringflansch 20 "bzw. 21 bestehen.

Es empfiehlt sich, das Preßmantelrohr 19 so auszubilden, daß es eine größere Biegesteifigkeit hat als das im Durchmesser kleinere Bohr des Doms 10. Dadurch wird erreicht, daß das Rohr 10, falls es eine gewisse Durchbiegung aufτ weist, beim axialen Aufschieben des Freßmantelrohres 19 wieder gestreckt und auegerichtet wird, so daß der Wickelkörper 14 in jedem Fall ohne Durchbiegung, also im geradlinigen Zustand ausgehärtet wird.

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Claims

Ansprüche

fl·)Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Wickelkörpern, wie vor allem Kunststoffmasten u.dgl., aus warmhärfrbarem Kunststoff im Wickelverfahren, indem auf einen Dorn die Kunststoffmasse mit dem Fasermaterial in spiralförmigen Wicklungen aufgebracht und anschließend der Wickelkörper ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aushärten des Wickelkörpers (14) dieser zwischen dem Dorn (10) und einem von außen auf den Wickelkörper aufgebrachten Preßmantel (19) verpreßt und im Preßzustand zum Aushärten gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von konischen Bohren, wie insbesondere konischen Kunststoffmasten, über den auf dem Dorn (10) befindlichen Wickelkörper (14) ein konisches Preßmantelrohr (19) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (14) zwischen zwei koaxialen konischen Rohren (10, 19) verpreßt und ausgehärtet wird, von denen das äußere als Preßmantelrohr über das den Dorn bildende Innenrohr axial aufgeschoben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Dorn (10) und dem

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Preßmantel bzw. dem Preßmantelrohr (19) im Preßzustand befindliche Wickelkörper außerhalb der Wickelmaschine zum Aushärten gebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper (14) zwischen zwei koaxialen Rohren (10, 19) verpreßt und ausgehärtet wird, von denen das Innenrohr als Wickeldorn (10) dient und zur Herstellung des Wickelkörpers auf einen rotierenden Kern (15) aufgebracht und nach Fertigwicklung des Wikkelkörpers (14) zur Aushärtung desselben von dem Kern (15) abgezogen wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorpressen des noch nicht ausgehärteten Wickelkörpers (14) ein um diesen mit Pressung herumlegbarer Preßmantel (19) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßmantel (19) aus einem auf den Wickeldorn axial aufschiebbaren konischen Preßmantelrohr mit gegenüber dem Wickeldorn (10) größerem Durchmesser besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßmantel bzw. das Preßmantelrohr (19) zusammen mit dem Wickeldorn (10) und dem darauf befindlichen Wickelkörper (14) zur Aushärtung des Wickelkörpers als Baueinheit aus der Wickelmaschine herausnehmbar sind.

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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßmantel (19) und/oder der
Wickeldorn (10) mit einer Abziehvorrichtung, insbesondere einem endseitigen Flansch (20, 21) versehen sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Preßmantelrohr (19) eine größere Biegesteifigkeit aufweist als das den Dorn bildende Rohr (10).

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L e e r s e i t e