DE2401664A1

DE2401664A1 - Verfahren zur harzablagerung auf einem sich drehenden dorn, insbesondere zum aufbringen einer beschichtung aus glasfaserverstaerktem polyesterharz

Info

Publication number: DE2401664A1
Application number: DE2401664A
Authority: DE
Inventors: Pierre Jean Leroux; Didier Van De Werve De Schilde
Original assignee: FILON AZOTE
Current assignee: FILON AZOTE
Priority date: 1973-01-22
Filing date: 1974-01-15
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS502068A; US3947305A; IL43994A; IL43994A0; NO740167L; IT1003444B; FR2214575A1; BE810020A; NL7400852A; FR2214575B1; NO139344B; JPS5544699B2; GB1439562A; NO139344C

Description

49 188-G/H

FILON-AZOTE, 501 Rue Renory, ANGBLEUR (Belgien)

Verfahren zur Harzablagerung auf einem sich drehenden Dorn, insbesondere zum Aufbringen einer Beschichtung aus glasfaserverstärktem Polyesterharz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Harzablagerung auf einem sich drehenden Dorn, insbesondere zum Aufbringen einer Beschichtung aus glasfaserverstärktem Polyesterharz.

Das Aufbringen von Polyesterharz und Glasfasern auf einem sich drehenden spiralförmigen Dorn bzw.einen Hohlkörper stellt ein neues Verfahren zur Herstellung von Rohren und Tanks mit einem Durchmesser bis zu ca. 2,7 m oder mehr dar. Während die glasfaserverstärkten Polyestertanks und Rohre neue Produkte auf dem Markt darstellen, ist die Technologie für die Herstellung derartiger Artikel nicht sehr weit entwickelt.

Normalerweise wird Harz auf einen spiralförmigen, sich drehenden Dorn durch Übertragung mit einer Rolle aus einem'Harzbehälter odei durch Aufsprühen des Harzes über Düsen auf die Oberfläche des siel drehenden Dorns aufgebracht. Die Verwendung eines Harzbehälters schließt die Benutzung von zerhackten bzw. zerkleinerten Glasfa-

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serbestandteilen aus, da diese an der Rolle bzw. Walze festkleben oder hängen bleiben und in den Behälter fallen. Daher werden Rollen aus teureren Glasfasermatten benutzt. Das Aufsprühen von Harz über Düsen kann nicht mit Harzen vorgenommen werden, die mit grösseren Materialteilchen, wie anorganischen Füllmitteln, versetzt bzw. gefüllt sind, da sich dieses in der Düse festsetzen und die Harzströmung unterbrechen kann.

Glasfaservorgespinste oder -rovings, die viele einzelne Glasfaserstränge enthalten, sind zu einem sehr viel niedrigeren Preis als Glasfasermatten erhältlich. Ferner sind auch Zerhacker für diese Rovings bekannt, mittels derer eine Zerkleinerung zu Stücken verschiedener Längen möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens der genannten Art, das in geeigneter und preiswerter Weise ein Aufbringen von Harz, insbesondere einer Beschichtung aus glasfaserverstärktem Polyesterharz, auf sich drehende spiralförmige Dorne ermöglicht.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch ein Ausströmen des Harzes von einer weitgehend horizontalen Oberfläche auf die Oberseite des sich drehenden Domes. Zum Aufbauen einer Beschichtung aus glasfaserverstärktem Polyesterharz ist das Verfahren ferner gekennzeichnet durch ein Ablagern von ungesättigtem Polyesterharz auf der Oberfläche des Doms, durch ein Ablagern von Stücken zerhackter Glasfasern auf der Oberfläche des Polyesterharzes und durch Einpressen der zerhackten Glasfasern in den Harz, und zwar durch den Druck einer Anzahl von Strängen oder Trums, die weitgehend parallel zum Pfad eines Punktes auf der Oberfläche des sich drehenden Dorns verlaufen.

Nach der Erfindung ist somit ein zweckmäßiges, wirkungsvolles und ₍ preiswertes Verfahren vorgesehen, nach dem Harz in einfacher Wei- -. se auf die Dornoberfläche aufgebracht werden kann, nach dem ferner ein wirkungsvolles Aufbauen einer Beschichtung aus glasfaser

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verstärktem Polyesterharz auf einem spiralförmigen, sich drehenden Dorn möglich ist und nach dem die zerhackten Glasfasern auf dem sich drehenden Dorn mittels paralleler Stränge oder Trums gehalten werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in Seitenansicht eine Oberfläche eines sich drehenden Doms und eine Zuführung von Harz, Glasfasern und paralleler Stränge,

Figur 2 - eine Draufsicht der Anordnung aus Figur 1.

Gemäß Figur 1 dreht sich eine Dornoberfläche 1 in Richtung um eine nicht dargestellte Achse. Ein Harzzuführungsbehältnis 2 ist über der Dornoberfläche 1 befestigt, wobei die Bodenoberfläche des HarzZuführungsbehältnisses 2 weitgehend horizontal und in unmittelbarer Nähe der Oberseite der Dornoberfläche 1 verläuft. Aus dem Harzbehältnis fließt Harz auf die sich drehende Dornoberfläche 1.

Vorgespinste oder Rovings 3, die aus einer Anzahl von Glasfasersträngen bestehen, werden in einen Zerhacker 4 geführt, der über der sich drehenden Dornoberfläche 1 angebracht ist. Die Glasfaserstränge der Rovings werden vom Zerhacker 4 in Stücke bestimmter Länge zur Bildung zerhackter Glasfasern zerkleinert. Diese fallen durch einen Schacht bzw. eine Rutsche 5 auf die Oberfläche des Harzes, der auf der sich drehenden Dornoberfläche 1 abgelagert wird.

Parallele Stränge oder Trums 6 werden kontinuierlich auf die sich drehende Dornoberfläche 1 geführt, die Harz und zerhackte Glasfasern aufweist. Der Druck der Parallelstränge 6 gegen die zerhackten Glasfasern und da_S Harz auf der Dornoberfläche 1 preßt die zerhackten Stränge in das Harz. Zur gleichen Zeit werden die Parallelstränge 6 gewöhnlich in das glasfaserverstärkte Polyester eingebettet.

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Aus Figur 2 ergibt sich eine Draufsicht zur Darstellung der Anwendung des Harzes, der zerhackten Stränge und der Parallelstränge. Der Dorn wird um die Achse 7 gedreht/ während das Harz in den rückwärtigen Bereich des Harzbehältnisses 1 mittels ein oder mehrerer Rohre eingeführt wird. Die Breite des Behältnisses ist so berechnet, daß das Harz im wesentlichen in Form eines gleichförmigen Blatts fällt, dessen Breite durch die Breite der Mündungsseiten des Harzbehältnisses 1 bestimmt ist. Vorgespinste oder Rovings 3 werden in den Zerhacker 4 eingeführt, und die zerhackter Glasfasern fallen durch den Schacht 5 auf das Harz. Die Parallelstränge 6 werden kontinuierlich auf die zerhackten Glasfasern und das Harz geführt, um die Glasfasern in das Harz einzupressen. Aufgrund der Spiralbewegung des den Dorn bzw. Körper formenden Bandes dreht sich ein Punkt der Dornoberfläche unter der Zuführung des Harzes, der Glasfasern und der Parallelstränge mehrere Male, bevor er diese Zone verläßt.

Wesentlich ist bei der vorliegenden Erfindung die Zuführung des Harzes von einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche. Hierdurch wird ein weitgehend gleichförmiges Blatt bzw. eine entsprechende Schicht aus Harz auf der sich drehenden Dornoberfläche angebracht, und zwar ohne Zerreißen der zerhackten Stränge auf der Oberfläche des Dorns sowie ohne übermäßige Mengen an zur Arbeitsfläche übertragenem Harznebel.

Die Strömungsbreite des Harzes wird in erster Linie durch die Breite der Mündung des Behältnisses gesteuert, von der das Harz auf der Dornoberfläche abgelagert wird. Die Dicke der Harzbeschichtung wird in .erster Linie durch die Menge und Viskosität des zum Harzbehältnis geführten Harzes bestimmt bzw. gesteuert.

Die zerhackten Glasfasern werden durch Verkleinern von Glasfasersträngen mit einer Zerhackmaschine erzielt, wobei Glasfaserstücke mit weitgehend gleichförmiger Länge erzielt werden. Diese Zerhack- bzw. Zerkleinerungsmaschinen sind bekannt. Eine solche Maschine zerschneidet die Stränge in Längen von etwa 1 bis 25 cm, wobei normalerweise Glasfasern mit einer Länge von etwa 3 bis 12

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cm bevorzugt sind. Das Zerhacken von Rovings oder Vorgespinsten, die eine Anzahl von Glasfasersträngen enthalten, ist ein bevorzugtes Verfahren zum Erzielen der zerkleinerten Glasfasern.

Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung fallen die zerkleinerten Glasfasern durch Schwerkraft in zufälliger Verteilung und Orientierung auf das Harz. Diese zufällige Anordnung wird in einfacher Weise dadurch erzielt, daß die zerschnittenen Teile über eine Rutsche bzw. durch einen Schacht fallen. Das offene Bodenende des Schachts befindet sich nahe an der Oberfläche des sich drehenden Dorns. Die bevorzugte Breite des Schachts am Ausgangsende der zerhackten Stränge ist weitgehend die gleiche wie die Breite des zum Dorn geführten Harzes. Die Höhe des Schachts und die Länge des Bodens des Schachts sind unwesentlich, so lange eine zufällige Verteilung und Orientierung der zerhackten Glasfasern erzielt wird.

Die zu den zerhackten Glasfasern geführten Parallelstränge haben drei wesentliche Funktionen. Erstens pressen sie die zerhackten Glasfasern in das Harz, so daß diese mit Harz getränkt werden► Zweitens halten die Parallelstränge die zerhackten Glasfasern auf der Oberfläche des Dorns bei dessen Drehung. Drittens ermöglichen die Parallelstränge die Verwendung von Rollen bzw. Walzen zum Auspressen der eingeschlossenen Luft aus der Beschichtung, ohne daß die zerhackten Fasern an den Rollen oder Walzen festkleben und abfallen können.

Die Parallelstränge können aus irgendeinem Material wie Glasfäden, Garn, Fasern, Metall, Draht oder Gespinst bestehen. Jeder Strangmuß nur zur Anordnung auf der Dornoberfläche ausreichend flexibel sein und eine genügende Bruchfestigkeit aufweisen, um dem zugeführten Druck zu widerstehen.

Wenn der Strang in das fertige Produkt eingearbeitet ist, soll das Strangmaterial die Eigenschaften des Endprodukts nicht nachteilig beeinflussen. So können beispielsweise Stränge großen Durchmessers, wie Glasfaser-Rovings, wegen des Mangels einer

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gleichförmigen Harzverteilung, einer geringen Harztränkung und einer Belastungskonzentration Schwächen bzw. Fehler im Endprodukt begründen, und zwar oft in Verbindung mit einer sich ergebenden Abnahme der Zug- bzw. Belastungs- und Biegeeigenschaften der endgültigen Beschichtung.

Wie es sich ohne weiteres aus den Figuren ergibt, wird nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein kontinuierliches Zuführen der Stränge zu den zerhackten Glasfasern und dem Harz angewendet, und zwar in einem Pfad, der weitgehend parallel zum Rotationspfad eines Punktes auf der Dornoberfläche verläuft. Diese Parallelzuführung der Stränge kann in bequemer Weise durch Ausnutzung von Anschlußdrahthaltern bzw. Blockansatzhaltern und der Rotationskraft des Dorns erreicht werden.

Der Abstand zwischen den Parallelsträngen ist wesentlich und direkt abhängig von der Länge der zerhackten Glasfasern, wobei der Abstand im Fall einer Längenvergrößerung der Stücke der faerhackten Glasfasern ansteigen kann. Normalerweise werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, wenn der Abstand zwischen den Parallelsträngen etwa dem o,2 bis etwa 0,6-fachen der Länge der zerhackten Glasfaserstücke entspricht, wobei Abstände von etwa 1 bis 3 cm bevorzugt sind.

Der den Strängen zum Einpressen der zerhackten Glasfasern in das Harz zugeführte Druck ist unwesentlich. Der zum Wickeln durch eine Anschlußdrahtführung erforderliche Druck reicht gewöhnlich zur Erzeugung des gewünschten Produkts aus. Dagegen ist die richtige Spannung der Stränge bei der Erzeugung eines Qualitätsprodukts wichtig. Ein zu geringer Druck führt zu einer schlechten Tränkung der Glasfasern mit Harz, während ein zu großer Druck zu einer rauhen Schichtung führt.

Während die vorliegende Erfindung besonders bei der Herstellung _} von Rohren oder Tanks mit einer flachen Außenoberfläche geeignet ist, kann sie auch zur Erzeugung von gerippten oder gewellten Außenoberflächen verwendet werden. Dabei kann sich eine Modifizi.,

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rung des horizontalen Behältnisses als notwendig erweisen, um das Harz nur auf den Oberseiten der Rücken oder Riffeln abzulagern, und nicht als gleichförmiges Blatt. Diese Art der Harzablagerung ergibt eine sehr wünschenswerte gleichförmige Harzanwendung in Verbindung mit geeigneten Rollen nach dem Zuführen des Parallelstrangs.

Andere Aspekte ergeben sich aus dem Stand der Technik, wobei Maschinen mit spiralförmigen, sich drehenden Dornen beispielsweise aus dem US-Patent 3 oo4 585 und dem belgischen Patent 2328/68 bekannt sind. Grundsätzlich weisen diese Maschinen sowohl eine Rotations- als auch eine Längsbewegung längs der Drehachse auf. Die Längsverschiebung ist sehr langsam, wodurch ein Punkt auf der Dornoberfläche mehrmals unter den Harz-, Glasfaser- und Strangzuführungen nach der vorliegenden Erfindung vorbeipassieren können.

Die Harzbildungen sind bekannte ungesättigte Polyesterharze mit oder ohne zusätzlichen Füllmitteln. Die Art des Harzes kann mit dem jeweils herzustellenden Rohr oder Tank variieren.

Bei degi normalen Verfahren zur Herstellung einer glasfaserverstärkten Polyesterbeschichtung sind viele Schritte vorgesehen. Der Dorn wird mit einem Film oder einem anderen Ablaufmedium beschichtet, das Harz und die Glasfasern werden abgelagert, es können andere Veränderungen wie eine Rippen- oder sonstige Sandwichkonstruktion zugefügt werden, und das Produkt wird wärmegetrocknet bzw. -gehärtet. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist nur einer dieser Schritte und kann mit einem oder einer Kombination von anderen Verfahren zum Aufbau von glasfaserverstärktem Rohr oder Tank benutzt werden, um ein Produkt hoher Qualität zu erzeugen.

Beispiel - Vergleich eines nach der Erfindung hergestellten Produkts mit einem mit Matten und Rollen bzw. Walzen hergestellten Produkts

Es wurde ein glasfaserverstärktes Rohr nach dem Stand der Technik unter Verwendung von Glasfasermatten, kontinuierlichen Glasfaser-

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rovings, die 24 Stränge zum Halten der Matten an Ort und Stelle aufwiesen, und von Harz hergestellt, das mittels einer Rolle oder Walze in einem Harzbehältnis auf die Matte und Rovings aufgebracht wurde. Unter Verwendung weitgehend derselben Menge an Glasfaser und Harz wie beim Vergleichsbeispiel wurde ein Rohr nach der Erfindung in identischer Weise hergestellt, und zwar unter Verwenr dung von zerhacktem Fiberglas mit 8 cm Länge, einem auf die Oberseite des Dorns ausgeströmten Harz und parallelen Strängen aus Nylonfaden im Abstand von 2 cm, um die zerhackten Glasfasern auf dem Dorn zu halten. Die Eigenschaften beider Produkte wurden verglichen, und der Unterschied zwischen den Eigenschaften ist aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich. Die Tests wurden nach den Vorschriften ASTM D638 und ASTM D79o durchgeführt.

Tabelle

Vergleich des Produkts der Erfindung mit dem Produkt nach dem Stand der Technik

Eigenschaft (kg/mm )

Produkt	Produkt
Stand der Technik	Erfindung
15,6	17,3
6,1	12,1
24,2	26,4
14,2	23,7
1179	Ilo9
715	1119
837	961
555	Iol4

Zugfestigkeit (Band) (hoop)
Zugfestigkeit (axial)
Biegefestigkeit (Band)
Biegefestigkeit (axial)
Zugmodul (Band)
Zugmodul (axial)
Biegemodul (Band)
Biegemodul (axial)

Die in der Tabelle angegebenen Daten zeigen einen bemerkenswerten Anstieg in allen Axialeigenschaften des Produkts nach der Erfindung, Zusätzlich sind alle Bandeigenschaften (hoop) verbessert oder nicht wesentlich geringer.

In derselben Weise kann ausströmendes Harz allein angewendet werden, wodurch sich ein bequemes und wünschenswertes Verfahren zum

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Anbringen von Harz an einem sich drehenden Dorn ergibt. Auch werden in derselben Weise wie bei der oben beschriebenen Erfindung Harz auf den Dorn aufgesprüht, zerhackte Glasfasern auf dem Harz abgelagert und parallele Stränge zum Einpressen der zerhackten Glasfasern in das Harz benutzt. In beiden Fällen wird eine sehr günstige glasfaserverstärkte Polyesterschichtung erzielt.

Patentansprüche

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Claims

P atentansprüche

l.j Verfahren zur Harzablagerung auf einem sich drehenden Dorn, insbesondere zum Aufbringen einer Beschichtung aus glasfaserverstärktem Polyesterharz, gekennzeichnet durch ein Ausströmen des Harzes von einer weitgehend horizontalen Oberfläche auf die Oberseite des sich drehenden Doms.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz aus einem über dem Dorn befestigten Behältnis ausströmt, wobei das Behältnis einen die horizontale Oberfläche bildenden Boden, drei geschlossene Seiten und eine geöffnete Seite aufweist, durch die das Harz auf die Oberseite des sich drehenden Doms gelangt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Ausbildung bzw. zum Aufbringen einer Beschichtung aus ungesättigtem Polyesterharz und Glasfasern auf einen sich drehenden Dorn, gekennzeichnet durch die Schritte

a) eines Ausströmens des Harzes auf den sich drehenden Dorn,

b) eines Ablagerns von Stücken zerhackter Glasfasern auf dem Harz und

c) eines Einpressens der zerhackten Glasfasern in das Harz durch die Wirkung bzw. Kraft einer Vielzahl von Strängen, die weitgehend parallel zum Pfad eines Punktes der Oberfläche des sich drehenden Doms verlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zerhackten Glasfaserstücke eine Länge von etwa 1 bis etwa 25 cm aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den parallelen Strängen etwa dem o,2 bis etwa o,6-fachen der Länge des zerhackten GlasfaserStücks ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zum Aufbauen bzw. Aufbringen einer glasfaserverstärkten

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Polyesterbesehichtung auf einen sich drehenden Dorn, gekenn^· zeichnet durch ein Ablagern eines ungesättigten Polyesterharzes auf der Oberfläche des sich drehenden Dorns, durch ein Ablagern von Stücken zerhackter Glasfasern auf der Oberfläche des Polyesterharzes und durch ein Einpressen der zerhackten Glasfasern in das Harz unter Ausnutzung des Drucks einer Vielzahl von Strängen, die weitgehend parallel zum Pfad eines Punkts auf der Oberfläche des sich drehenden Dorns verlaufen.

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