DE2352554C2 - Pultrusionsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pultrusionsanordnung, umfassend ein Vorratsgestell für Verstärkungsmaterial, ein Imprägnierbad mit wärmehärtbarem Harz zur Tränkung des Verstärkur.gsmaterials beim Durchlauf jo durch das Bad, einen Hochfrequenzerhitzer zum Vorerhitzen des getränkten Materials auf eine Temperatur unterhalb der Aushärtetemperatur des Harzes, eine beheizte Formpresse zur Ausformung des Materials und des Harzes zu einem beliebigen Formstück und zum Festigen des Harzes, und eine Abzugsvorrichtung, um das Material durch die Imprägnierungs- und Erhitzungszonen zu führen.

Eine derartige Anordnung ist in der Zeitschrift »Plastics World«, März 1971, Seiten 42—44 beschrieben. Bei der bekannten Anordnung durchläuft das aus dem Imprägnierbad austretende Material zunächst Abstreifrollen und dann eine aus rostfreiem Stahl bestehende formgebende Buchse oder Düse, bevor es in den Vorerhitzer eintritt. Auch wenn durch die Abstreifrollen überschüssiges Material abgsstreift wurde, so kann dennoch im Vorerhitzer das noch nicht gehärtete Harz von dem Materialstrang abtropfen, wobei es an den Elektroden verbrennt und sowohl das durchlaufende Material als auch die Elektroden verschmutzt. Dadurch wird die Standzeit der Anordnung zwischen zwei Wartungspausen erheblich verkürzt und die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt.

Aus der gleichen Literaturstelle ist ferner eine Pultrusionsanordnung bekannt, die ohne einen Vorerhitzer arbeitet und bei der das Material in einem formgebenden und für Hochfrequenz durchlässigen Ziehrohr durch Hochfrequenz erhitzt und ausgehärtet wird. Das Ziehrohr kann dabei aus Tetrafluoräthylen bestehen. Mit Polytetrafluoräthylen beschichtete oder w aus Polytetrafluoräthylen bestehende Formgeber zum kontinuierlichen Ziehen von glasfaserverstärkten Polyesterprofilen sind auch aus der DD-PS 61 342 bekannt. Das Arbeiten ohne einen Vorerhitzer hat den Nachteil, daß die Produktionsgeschwindigkeit relativ langsam ist. hi Die Verwendung von Polytetrafluoräthylen im Formgeber hat den Nachteil, daß dieses Material sehr rasch verschleißt. Schließlich ist es aus der DD-PS 56 085 auch bekannt, das formgebende Ziehrohr, in dem die glasfaserverstärkten Polyesterprofile aushärten sollen, mit einer das Anhaften des Formlings verhütenden Trennschicht aus Glas oder Keramik zu versehen, wobei die Erwärmung des Formlings im Höchstfrequenzfeld erfolgL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Pultrusionsanordnung der eingangs genannten Art die Elektroden des Vorerhitzers gegen Verschmutzung zu schützen, dabei aber eine wirksame Erwärmung des durchlaufenden Materials bei hoher Produktionsgeschwindigkeit zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hochfrequenz-Vorerhitzer einen das durchlaufende Material umgebenden, nicht formgebenden Hohlkörper aus einem für Hochfrequenzstrahlung durchlässigen Material enthält, der von den Elektroden des Hochfrequenz-Vorerhitzers eingeschlossen ist, wobei die Elektroden eine an den Umriß des Hohlkörpers angepaßte Form aufweisen.

Der beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende Hohlkörper verhindert, daß abtropfendes Harz direkt auf die Elektroden tropft und dort verbrennt oder verkohlt. Da der Hohlkörper keinen direkten Kontakt mit dem durchlaufenden Material hat, unterliegt er praktisch keinem Verschleiß. Die an die Form des Hohlkörpers angepaßten Elektroden verstärken die Hohlform und gewährleisten eine wirksame Erhitzung des durchlaufenden Materials, so daß mit der erfindungsgemäßen Pultrusionsanordnung eine hohe Prcduktionsgeschwindigkeit erreicht werden kann.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit der Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Pultrusionsanordnung.

In der Figur erkennt man ein Vorratsgestell in Form eines Aufsteckgatters 10 für eine Mehrzahl von Faserspulen 11, von denen das Verstärkungsmaterial abgezogen wird. Bei den Fasern handelt es sich vorzugsweise um Glasfasern. Es können jedoch auch andere Fasern, Textilgewebe oder ßespannungsstoffe als Verstärkungsmaterial verwendet werden.

Die Glasfasern laufen vom Aufsteckgatter 10 durch eine Krempelplatte 11a oder eine andere Bündelungsvorrichtung zum Imprägnierungsbad, das allgemein mit 12 bezeichnet ist. Die Fasern werden hier mit einer Harzmischung völlig gesättigt und durchtränkt. Die einzelnen Stränge des Vorgespinstes sind vorzugsweise durch nichtdargesteilte Führungen voneinander getrennt, um den dem Harz ausgesetzten Bereich zu vergrößern. Die Stränge sind um mehrere Führungen 13 gekrümmt geführt, um eingeschlossene Luftblasen herauszupressen.

Wenn die mit Harz imprägnierten Fasern das Imprägnierungsbrid verlassen, durchlaufen sie eine Presse 14, die den Überschuß an Harz herauspreßt und die Faser-Harz-Mischung in die gewünschte Form bringt.

Der allgemein mit 15 bezeichnete, den Vorerhitzer bildende Hochfrequenzerhitzer dient dazu, das Harz bis auf eine Temperatur zu erwärmen, die geringer ist als die zum Festigen und Aushärten des Harzes benötigte Temperatur. Vorzugsweise wird dem Pultrusionsprodukt in diesem Stadium soviel Hitze wie möglich übertragen, um eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen. Der Temperaturanstieg sollte aber zu dem Zeitpunkt, zu dem das vorgeformte Material den

Hochfrequenzerhitzer 15 verläßt, nicht über dem Wert liegen, bei dem die Festigung des Materials beginnt.

Innerhalb des Hochfrequenzerhitzers 15 ist eine geeignete Hohlform 16 vorgesehen. Diese Hohlform 16 kann eine beliebige runde oder flache Form annehmen, die das Pultrusionsprodukt einschließt und eine Verschmutzung des Hochfrequenzerhitzers durch Harz verhindert. Beispielsweise kann die Hohlform 16 des Vorerhitzers aus einer runden röhrenähnlichen Anordnung bestehen, bei der das Einlaßende, wie bei 16 gezeigt, leiciit nach außen erweitert ist, um den Überschuß an Harz von dem Pultrusionsprodukt abzustreifen. Die Hohlform 16 ragt an beiden Enden eine kurze Strecks über die Außenwände des Hochfrequenzerhitzers 15 hinaus, so daß Tropfen aus der Hohlform 16 nicht in den Hochfrequenzerhitzer 15 fallen, wo sie den Erhitzer 15 verschmutzen und einen Brand verursachen könnten.

Die Hohlform 16 besteht aus einem dielektrischen Material, das Hochfrequenzstrahlen durchlaßt und eine geringe Reibung aufweist. Vorzugsweise besteht die Hohlform 16 aus Polytetrafluorethylen.

Wegen des möglichen Druckanstieges in der Hohlform 16 ist diese zweckmäßigerweise von einem starreren Material eingeschlossen. Im vorliegenden Falle ist die Hohlform 16 direkt von den Elektroden 17. 18 des Hochfrequenzerhitzers 15 eingeschlossen, da der Wirkungsgrad des Hochfrequenzerhitzers steigt, wenn die Elektroden 17, 18 so nah wie möglich an dem Pultrusionsprodukt angeordnet sind. Die Elektroden 17, 18 sind daher an die Außenfläche der Hohlform 16 angepaßt, um den Wirkungsgrad der Pultrusionsanord nung in diesem Bereich zu erhöhen.

Da das Pultrusionsprodukt aus der vorerhitzenden Hohlform 16 noch vor dem Festwerden und Aushärten austritt, kann die Hohlform 16 irgendeinen beliebigen zweckmäßigen Umriß haben und braucht nicht die gleiche Form wi» die Formpresse haben.

Beispielsweise können runde oder flache Formen benutzt werden, wogegen die Formpresse kompliziertere Formen bilden kann.

Die Stromzufuhr zu dem Hochfrequenzerhitzer erfolgt von einem Gerät, das durch das Quadrat 19 dargestellt ist.

Nach dem Verlassen der Vorheizform 16 läuft das Pultrusionsprodukt durch eine in ihren Abmessungen festgelegte Formpresse 21, die eine Durchtrittsöffnung mit exakt der gewünschten Querschnittsform aufweist. Die Formpresse 21 wird von irgendeiner beliebigen Vorrichtung beheizt, ζ. Β. mittels elektrischem Strom, um die Temperatur des Pultrusionsproduktes auf den Wert anzuheben, der zum Festigen und Aushärten des Pultrusionsproduktes notwendig ist.

Das Pultrusionsprodukt wird durch die ganze Anlage mittels einer allgemein mit 22 bezeichneten Abzugmaschine gezogen, welche aufgrund von Reibung das Pultrusionsprodukt erfaßt und durch das Gerät zieht.

Praktisch kann jedes beliebige wärmehärtende Harz in diesem Pultrusionsprozeß verwendet werden. Bevorzugt sind Polyesterharze, die über eine Polymerisation mittels freier Radikaler aushärten. Das Harz wird üblicherweise mit bestimmten Zusätzen versetzt, um seine Eigenschaften während des Ausformens und auch die Eigenschaften des fertigen Produktes zu modifizieren und zu kontrollieren. Harze enthalten nach ihrer Definition irgendeinen kommerziell erhältlichen Peroxidkatalysator, wie z. B. Benzoylperoxid, Methyläthylketonperoxid, t-Butylperhenzoat, etc. Ein besonders zweckmäßiger KatalysauM ist Percadox 16((4-t-Butylcyclohexyl)-peroxydicarbonat). Die Viskosität des Imprägnierungsharzes kann von 50 bis 2000 cP reichen und es können Zusätze dazugegeben werden, um seine Viskosität in dem gewünschten Bereich zu erhalten. Ein typisches Imprägnierungsharz bestünde z. B. aus: Harz: 100 Teile, Kaolinitlehm: 25 Teile, Formtrennmittel (Zelec UN): 2 Teile, Flachprofil- oder Schrumpfzusatz: 2 Teile, Farbe: 1 Teil und als bestgeeigneter Katalysator beispielsweise 2% Benzoylperoxid.

Das Fasermaterial, wie z. B. Glas, kann als Gewebe oder in Fadenform vorliegen. Die Zusammensetzung des Pultrusionsproduktes beim Verlassen des Imprägnierungsbades beträgt vorzugsweise 50 bis 70 Vol.-% Glas zu 30 bis 50 Vol.-% Harz.

Das harzgetränkte Stülzgewebe befindet sich beim Eintritt in den Hochfrequenzerhitzer auf Umgebungstemperatur. Die Ausgangstemperatur sollte nahe an der die Festigung des Harzes einleitenden Temperatur liegen. Dies wird durch die Intensität des Hochfrequenzfeldes und durch die Geschwindigkeit, mit der das Material das Feld durchläuft, bestimmt, wobei das Hochfrequenzfeld seinerseits von dem Elektrodenabstand abhängt. Beispielsweise sollte bei der Verwendung eines Vinylesterharzes mit 2% Benzoylperoxid als Katalysator die Temperatur etwa 82 bis 87°C betragen, was der Temperatur entspricht, bei welcher das Erstarren des Harzes in dieser Zusammensetzung von Harz und Katalysator beginnt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Pultrusionsanordnung, umfassend ein Vorratsgesteil für Verstärkungsmaterial, ein Imprägnierbad mit wärmehärtbarem Harz zur Tränkung des Verstärkungsmaterials beim Durchlauf durch das Bad, einen Hochfrequenzerhitzer zum Vorerhitzen des getränkten Materials auf eine Temperatur unterhalb der Aushärtetemperatur des Harzes, eine beheizte Formpresse zur Ausformung des Materials und des Harzes zu einem beliebigen Formstück und zum Festigen des Harzes, und eine Abzugsvorrichtung, um das Material durch die Imprägnierungsund Erhitzungszonen zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Vorerhitzer einen das durchlaufende Material umgebenden, nicht formgebenden Hohlkörper (16) acs einem für Hochfrequenzstrahlung durchlässigen Material enthält, der von den Elektroden (17, 18) des Hochfrequenz-Vdrerhitzers (15) eingeschlossen ist, χ wobei die Elektroden (17,18) eine an den Umriß des Hohlkörpers (16) angepaßte Form aufweisen.