DE2421619B2

DE2421619B2 - Verfahren zum Herstellen eines glasfaserverstärkten Kunststoff-Formteils und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2421619B2
Application number: DE19742421619
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1974-05-04
Filing date: 1974-05-04
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2421619C3; DE2421619A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines glasfaserverstärkten Kunststoff-Formteiles, bei dem ein oder mehrere Glasfadenstränge mit einem härtbaren Kunstharz, z. B. ungesättigtem Polyesterharz, getrennt und kontinuierlich ein- oder mehrlagig auf einen Trägerkörper aufgebracht werden, wobei die Härtung des Kunstharzes der einzelnen Fadenlagen auf dem Trägerkörper vor dem Aufbringen jeder weiteren Fadenlage mittels UV-Strahlung eingeleitet wird und die Aushärtung des Formteües nach dem vollständigen Aufbringen der Fadenlagen beendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der DE-OS 22 59 161 beschrieben. Bei diesem Verfahren sind über dem rotierenden Formteil ortsfest nebeneinander mehrere Strahlungsquellen angeordnet. Mit diesen soll im Zuge des Wickelprozesses das Kunstharz unterer Fadenlagen angeliert, jedoch nicht ausgehärtet werden. Nachteilig ist dabei, daß die einzelnen Fadenstrangabschnitte unterschiedlich lang bestrahlt werden, da die Strahlungsquellen ständig auf die gesamte Länge des Formteils einwirken. Die Bestrahlung is* somit nicht dem Ablauf des Wickelvorganges angepaßt. Ein solches Verfahren ist auch in der GB-PS 60 021 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Fadenstrangabschnitte im Zuge des Wickelvorgangs mit gleicher Intensität bestrahlt werden. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die ein solches Verfahren mit einfachen Mitteln durchzuführen erlaubt

Zur Lösung obiger Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Einleitung des Härtevorgangs des Kunstharzes nur in dem begrenzten Bereich des Fadenstranges, in dem dieser auf den Trägerkörper bzw. die bereits vorhandenen Fadenlagen aufgebracht wird. Das Angelieren bzw. die Einleitung der Aushärtung und deren Fortfetzung erfolgen also in allen Bereichen fortschreitend mit dem

ίο Wickelvorgang mit gleicher Intensität Es ist jeder Fadenabschnitt praktisch gleich lang der Strahlungsquelle ausgesetzt

Das gleichzeitige Aufbringen und UV-Bestrahlen der Glasfadenstränge bringt es mit sich, daß das Kunststoff-

ι 5 Formteil nach der Beendigung der Glasfadenbeschichtung praktisch ausgehärtet ist. Bei mehrlagiger Bewicklung werden etwa zwischen unteren Glasfadensträngen auftretende Risse durch die Kunstharztränkung der nächsten Lage ausgefüllt.

Der Ablauf des Aushärtevorgangs läßt sich durch einen dem Kunstharz beigemischten, aktivierenden Zusatz beeinflussen. Für ungesättigte Polyesterharze eignen sich beispielsweise Acyloine bzw. Acyloinderivate. Vorzugsweise wird dem ungesättigten Polyesterharz ein derartiger Zusatz in einem solchen prozentualen Antei! beigemischt, daß das Polyesterharz erst dann von der Gelierphase in die Härtephase des Aushärtevorgangs übergeht, wenn das Aufbringen des Fadenstranges bzw. der Fadenstränge beendet ist. Es läßt sich durch Aktivierungsmittel also die Bewicklungsdauer und die Zeit bis zur Beendigung des Aushärtungsvorganges so aufeinander abstimmen, daß letzterer gerade noch nicht beendet ist, bevor nicht auch die Bewicklung vollständig aufgetragen ist. Andererseits erfolgt aber bereits in der Gelierphase eine Vorhärtung, bei der bereits Schrumpfspannungen im Harz auftreten, die jedoch nicht zu Rissen am fertigen Kunststoff-Formteil führen, da mögliche Risse bei mehrlagiger Bewicklung durch Einbringen des Kunstharzes einer späteren Lage vollständig geschlossen werden. Eine solche zeitliche Abstimmung ist möglich, da die Fadenstrangabschnitte entsprechend des fortschreitenden Bewickelvorganges bestrahlt werden und nicht die Strahlung ständig über die gesamte Länge des Formteils auf die getränkten Glasfadenstränge einwirkt.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens ist eine Drehvorrichtung für den Trägerkörper vorgesehen, der für jeden Fadenstrang eine längs der Drehachse des Trägerkörpers verschiebliehe Abwickeleinrichtung für die Fadenstränge zugeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei jede Abwickeleinrichtung mit einer Strahlungsquelle gekoppelt, die parallel und gleichlaufend zur Abwickeleinrichtung verschiebbar ist. Vorzugsweise liegen die Strahlungsquellen und die Abwickeleinrichtungen — bezogen auf den Trägerkörper — einander gegenüber.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein Druckbehälter herstellen, in dem als Trägerkörper für die Glasfadenstränge ein vorgefertigter Kunststoffbehälter vorgesehen ist, der mehrlagig bewickelt ist, und wobei die einzelnen Wickellagen gleichmäßig von innen nach außen gehärtet und untereinander vernetzt sind. Ein derartiger Druckbehälter ist in seiner Herstellung preisgünstig und es besteht nicht die Gefahr, daß sich bei wechselnden Druckbeanspruchungen oder starken Temperatursprüngen die einzelnen Lagen der Glasfaserbeschichtung voneinander lösen.
Anhand der folgenden Beschreibung wird die

Erfindung an einem speziellen Ausfuhrungsbeispie! beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Diagramm des AushärtVorganges,

Fig.2 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Seitenansicht schematisch unii

F i g. 3 die Vorrichtung nach F i g. 2 von oben.

In Fig. 1 ist der Temperaturverlauf eines kurzzeitig, beispielsweise zehn Sekunden lang, mittels einer Ultraviolett-Strahlung angeregten Polyesterharzes dargestellt, dem Aktivierungszusätze beigemischt wurden. Aus der Kurve I ist ersichtlich, daß etwa 1 Minute nach der Bestrahlung, nachdem das Polyesterharz zunächst eine vergrößerte Viskosität aufwies, die mit A bezeichnete Gelierphase einsetzt. In der Gelierphase liegt die Temperatur beispielsweise zwischen 30 und 70⁰C Die Gelierphase ist nach etwa 6 Minuten beendet

Es schließt sich ein schneller Temperaturanstieg in der Härtephase B bis auf etwa 200° C an. Nach einer Zeit VGn 8 Minuten ist der Aushärtevorgang praktisch beendet Die Kurven I! und III gelten für Polyesterharze mit anderen bzw. anders dotierten Aktivierungszusätzen.

Ersichtlich läßt sich also die Dauer der Gelierphase in weiten Grenzen einstellen, wobei die Zeit bis zur Beendigung des Aushärtens wesentlich kurzer ist als beispielsweise die bei Infrarot-Bestrahlung notwendige Zeit von etwa 3 Std.

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Vornehm ng ist ein Trägerkörper 1, der in eine Drehvorrichtung 2, 3 eingespannt ist, um eine Drehachse in Richtung des Pfeiles Crotierbar. Im Teil 2 ist ein motorischer Antrieb zur Drehung des Trägerkörpers 1 vorgesehen. Der Trägerkörper ist von einem hohlen vorgefertigten, beispielsweise geblasenen oder gegossenen, Kunststoffbehälter gebildet. Dieser Behälter soll zur Erhöhung seiner Druckfestigkeit mit einer mehrlagigen und gekreuzten Glasfaserbewicklung versehen werden.

Die Vorrichtung weist zwei Abwickeleinrichtungen 4 und 5 auf, die an übereinander liegenden parallel zur Drehachse des Trägerkörpers 1 angeordneten Führungsschienen 6 und 7 in den Richtungen des Doppelpfeiles D längsverschieblich sind. Die motorischen Antriebseinrichtungen für die Längsverschiebung der Abwickeleinrichtungen 4 und 5 sind nicht näher dargestellt.

Jede der Abwickeleinrichtungen 4 bzw. 5 weist eine Wickelrolle 8 bzw. 9, auf denen je ein Glasfadenstrang zur Abspulung bereitgehalten wird, einen Tränkirog 10 bzw. 11, in d;;m sich das Tränkmittel für die Glasfadenstränge, beispielsweise ein Polyesterharz oder ein Epoxidharz befindet, und Führungsmittel für die Glasfadenstränge auf. Die Führungsmittel bestehen aus Umlenkrollen 12 bzw. 13, die die Glasfadenstränge durch den Tränktrog 10 bzw. 11 leiten, und aus gebremsten Rollenpaaren 14 bzw. 15, die eine Spannung der Glasfadenstränge hervorrufen. Die Glasfadensti änge verlassen die Abwickeleinrichtungen 4 und 5 durch Führungsaugen 16 und 17.

Weiterhin weist die Vorrichtung Bestrahlungscinrichtungen 18 und 19 auf. Diese sind an parallel zur Drehachse des Trägerkörpers 1 verlaufenden weiteren Führungsschienen 20 und 21 ebenfalls in Richtung des Doppelpfeiles D längsverschieblich. Jede der Bestrahlungseinrichtungen 18 und 19 weist eine Ultraviolett-Strahlungsquelle 22 bzw. 23 auf. Die Bestrahlungseinrichtung 18 ist der Abwickeleinrichtung 5 zugeordnet, ο Die Bestrahlungseinrichtung 19 ist der Abwicklungseinrichtung 4 zugeordnet Diese Zuordnungen sind dabei so getroffen, daß die Bestrahlungseinrichtung 18 der Bewegung der Abwickelvorrichtung 5 folgt, und die Bestrahlungseinrichtung 19 der Bewegung der Abwicklungseinrichtung 4. Die Bestrahlungeinrichtung 19 ist zusätzlich in Richtung des Doppelpfeiles E höhenverstellbar. Die Kopplungsmaßnahmen zwischen den Abwicklungseinrichiungen 4 bzw. 5 und den Bestrahlungseinrichtungen 18 bzw. 19 sind nicht im einzelnen

ι ^r. gezeichnet Sie sind so ausgelegt daß die Bestrahlungseinrichtungen jeweils den von der zugeordneten Abwickeleinrichtung auf dem Trägerkörper 1 abgelegten Glasfadenstrang bestrahlen und damit den Aushärtevorgang des die Glasfadenstränge tränkenden Künsten stofiharzes einleiten. Die weitestmögliche Beabstandung der Strahlungsquellen 22 und 23 von den Tränktrögen 10 und 11 ist vorteilhaft, da hierdurch eine unerwünschte Bestrahlung des Kunststoffharzes in den Trögen vermieden ist

ji Beim Bewickeln des Trägerkörpers 1, der einen Durehmesser von ca. 40 cm und eine Länge von m. 90 cm aufweist das bei einer Wickelgeschwinaigkeit von ca. 0,3 m/sec etwa 7 Min. dauert, bewegt sich die Abwickeleinrichtung 5 einmal in Richtung des Pfeiles D

ίο von rechts nach links und von links nach rechts. Die Abwickeleinrichtung 4 läuft wesentlich schneller hin und her, so daß der von der Wickelrolle 9 abgewickelte Glasfadenstrang zwei Lagen bildet, die den Trägerkörper 1 in der Fig.3 mit F bezeichneten Weise

j) umschließen und der Glasfadenstrang von der Wickeleinrichtung 4 mit G bezeichnete Schleifen bildet. Die Wickellagen F und G werden hierbei miteinander verzopft.
Die Strahlungsquelle 22 bestrahlt im wesentlichen den jeweils bei der Drehung des Trägerkörpers 1 neuerlich auf diesem von der Abwickeleinrichtung 4 abgelegten Glasfadenabschnitt und leitet damit dessen Aushärtung ein. Hiervon unabhängig bestrahlt die Strahlungsquelle 23 den von der Abwickeleinrichtung 5 an einer anderen Stelle des Trägerkörpers 1 abgelegten Glasfadenabschnitt Sie leitet hierdurch dessen Aushärtvorgang ein.

Wenn der Bewicklungsvorgang beendet ist, erreicht auch das die Glasfasern tränkende Polyester insgesamt sehr bald seine endgültige Härte. Etwa bei dem Aushärtungsvorgang in Teilbereichen auftretende Schrumpfungen und damit Riß- bzw. Lückenbildungen werden durch Überwickeln dieser Stellen mit frischgetränkten Glasfadensträngen im Zuge des Bewicklungs-Vorganges ausgeglichen.

Es entsteht ein kontinuierlich von den ersten bis zu den letzten Schichten durchgehärteter glasfaserverstärkter Kunststoffbehälter, der sich sofort nach dem Abschluß des Bewicklungsvorganges aus der Drehvorrichtung entnehmen und weiterbearbeiten läßt. Im Bedarfsfalle kann eine kurzzeitige Nachhärtung vorgenommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines glasfaserverstärkten Kunststoff-Formteiles, bei dem ein oder mehrere Glasfadenstränge mit einem härtbaren Kunstharz, z. B. ungesättigtem Polyesterharz, getrennt und kontinuierlich ein- oder mehrlagig auf einen Trägerkörper aufgebracht werden, wobei die Härtung des Kunstharzes der einzelnen Fadenlagen auf dem Trägerkörper vor dem Aufbringen jeder weiteren Fadenlage mittels UV-Strahlung eingeleitet wird und die Aushärtung des Formtails nach dem vollständigen Aufbringen der Fadenlagen beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Härtevorganges des Kunstharzes nur in dem begrenzten Bereich des Fadenstranges erfo'gt, in dem dieser auf den Trägerkörper bzw. die bereits vorhandenen Fadenlagen aufgebracht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der eine Drehvorrichtung für den Trägerkörper vorgesehen ist, der für jeden Fadenstrang eine längs der Drehachse des Trägerkörpers verschiebliche Abwickeleinrichtung für die Fadenstränge zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abwickeleinrichtung (4, 5) mit einer Strahlungsquelle (22, 23) gekoppelt ist, die parallel und gleichlaufend zur Abwickeleinrichtung (4, 5) verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (22, 23) und die Abwickeleinrichtungen (4, 5) — bezogen auf den Trägerkörper (1) — einander gegenüberliegen.