DE2824934A1

DE2824934A1 - Verfahren zur bildung eines rohrbodens

Info

Publication number: DE2824934A1
Application number: DE19782824934
Authority: DE
Inventors: Reuben Alfred Tigner
Original assignee: Cordis Dow Corp
Current assignee: Althin Medical Inc
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1978-12-21
Also published as: BR7803729A; AU3656378A; CH625128A5; SE446305B; AT375837B; DE2824934C2; NO145182B; ATA422178A; JPS6035448B2; FR2393662B1; DK258978A; NL176751C; IT1105138B; US4138460A; CA1106124A; AU511941B2; BE868006A; NO145182C; SE7806713L; MX148660A

Description

Zusammenfassung der Erfindung:

Ein Verfahren zum Vergießen einer Vielzahl von Fasern in Form eines Endloskabels in einer Einfach- oder Mehrfachform, um die Fasern einzubetten, die Zwischenräume auszufüllen und einen festen Rohrboden gewünschter Gestalt und Länge zu erhalten. Nach Schneiden des so gebildeten Rohrbodens und der darin enthaltenen Fasern in Querrichtung erhält man ein Paar Rohrböden, von denen jeder mit einer Fadenkabellänge verbunden ist und dessen Ende bildet.

Vergießen des Endloskabels in gegenseitigen Längsabständen und Querschneiden führt zu Faserbündelgefügen, die die Länge des Hohlfaserkabels zwischen einem Paar gegenseitigen Axialabstand habenden Rohrböden aufweisen. Das Verfahren kann halb- und vollkontinuierlich durchgeführt werden.

Stand der Technik:

Hohlfasern mit semipermeablen Wänden sind in den letzten Jahren in großem Umfang in Flüssigkeitstrennverfahren, bei denen gelöste Komponenten von einer Flüssigkeit abgetrennt werden, eingesetzt worden. Viele Vorrichtungen, denen semipermeable Hohlfasern als Trennmembran eingearbeitet sind, sind großtechnisch für umgekehrte Osmose und Ultrafiltration verwendet worden, z.B. zum Entsalzen von Meerwasser, Ab- trennen organischer Komponenten aus Flüssigkeiten, Reinigen und Konzentrieren von Fruchtsäften und anderen Nahrungsmitteln usw.

Hohlfasern werden ferner in Dialyse-Apparaten für die Reinigung, Trennung oder Konzentrierung von Lösungen in Labor und Technik und in besonders großem Umfang zur Reinigung von Blut und zur Hämodialyse in künstlichen Nieren unterschiedlichster Art verwendet.

In diesen Vorrichtungen ist eine Vielzahl von Hohlfasern, gewöhnlich Tausende dünnwandiger Fasern kleinen Durchmessers erforderlich, wobei die permeablen Wände die Trennung in der Flüssigkeit, die in oder außerhalb der Fasern strömt, vornehmen. Um die Trennung zu bewirken, weisen die bekannten Vorrichtungen einen Trennteil aus Hohlfasern in einer flüssigkeitsdichten Kammer auf, die gegen eine Einlaß- und eine Auslaßkammer durch einen Rohrboden oder ein Kopfstück abgedichtet ist. Die offenen Enden der Fasern müssen mit dem Inneren der Einlaß- und der Auslaßkammer in Verbindung stehen und müssen gegen die Abtrennkammer und voneinander in dem Rohrboden abgedichtet sein.

Ein Fachmann auf dem Gebiet der Flüssigkeitstrennvorrichtungen stößt auf viele Schwierigkeiten und begegnet zahlreichen Problemen, wenn er Rohrböden herstellen will, in denen jede Faser gut eingebettet und gehalten wird, so daß die Enden abgeschnitten oder geschoren werden können, um die offenen Enden jeder Faser freizulegen. Es sind Versuche durchgeführt worden, Rohrböden durch Tauch- oder Druckimprägnierung mit Klebern oder polymeren Zusammensetzungen an einem Ende des vorgeschnittenen Hohlfaserbündels zu erhalten. Solche Bündel enthalten Tausende von sehr kleinen Hohlfasern, die durch Spinnen organischer Polymerer parallel nebeneinander und mit Enden, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, erhalten worden sind. Zu der Schwierigkeit, das Brechen oder Zerdrücken der äußerst dünnen Wände der Fasern, während sie zur Rohrbodenbildung gehalten werden, zu vermeiden, kommt hinzu, daß die offenen Faserenden leicht verstopfen. Die Imprägniermaterialen treten in den zylindrischen Hohlraum der feinen Hohlfasern ein und Kapillaranziehung erhöht die Durchdringung des Inneren der Hohlfasern über eine nicht akzeptable Distanz, weil die verstopften Fasern abgeschnitten und weggeworfen werden müssen. Es sind verschiedene Versuche durchgeführt worden, um das Verstopfen zu vermeiden, z.B. durch Vorfüllen der offenen Enden mit einem schmelzbaren Material wie Wachs, durch Tauchen des Bündels in Längsposition mit einer Verdrängungsflüssigkeit in den Faserlöchern während des Tauchens, durch Hindurchspülen von Gas durch die Fasern während des Rohrbodenklebens und dergl.; diese Verfahren sind alle technisch nicht durchführbar.

Ein technisch durchgeführtes Verfahren zur Herstellung von Rohrböden aus Hohlfasern für künstliche Nieren gemäß US-PS 2 972 349 (die von der Firma Cordis Dow Corporation in den Handel gebracht werden) ist in der US-PS 3 442 002 beschrieben. Nach diesem Verfahren werden endlose Hohlfaser-Einzelfäden zu kreisförmigen Docken aus einer Vielzahl von Fasern aufgewickelt. Die Docken werden abgeplattet, um ein Bündel mit Faserösen an den Endabschnitten zu erhalten. Eine Vielzahl solcher Docken wird gesammelt und in ein sie umschließendes, kreisförmiges Mantelrohr gebracht, das weitgehend mit Faserdocken gefüllt wird, wobei aber die Ösen aufweisenden Enden herausragen. Eine Rohrbodenform wird an jedem Ende auf die herausragenden geschlungenen Fasern und das ganze Mantelrohr aufgesetzt und das ganze Mantelrohr und die Formteile in eine Zentrifuge überführt. Dort wird Rohrbodenharz in die Formen eingedrückt und die Zentrifugalkraft, die durch die Drehung erzeugt wird, zwingt das Harz in die Faserdocke einzudringen. Nachdem das Harz fest geworden ist, wird ein Schnitt in Querrichtung vorgenommen, um die geschlungenen Enden der Fasern zu entfernen und die offenen Enden der Fasern in dem Rohrboden freizulegen. Dies Verfahren ist kompliziert, der Abfall an Hohlfasern, die in den abgeschnittenen Enden eingelagert sind, ist groß, und das Verfahren ist für automatische kontinuierliche oder halbkontinuierliche Durchführung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vergießen von Fasern in Rohrböden zu schaffen, das die Schwierigkeiten des Imprägnierens vorgeschnittener Hohlfaserbündel nicht aufweist und das einfacher und wirtschaftlicher als das aus der US-PS 3 442 002 bekannte Verfahren ist. Es soll darüber hinaus ein halbkontinuierliches bzw. kontinuierlich durchführbares Verfahren zum Vergießen von endlosen Faserkabeln unter Bildung von Faserbündelverbänden, bestehend aus einem Paar Rohrböden in axialem Abstand voneinander, die die Enden des sie verbindenden Faserkabels einbetten, geschaffen werden.

Die Aufgabe wird im wesentlichen gelöst durch ein Verfahren zur Bildung eines Rohrbodens, der eine Vielzahl von Fasern, die in einem endlosen Faserkabel geradlinig nebeneinander angeordnet sind, einbettet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(1) ein aus einer Vielzahl von geradlinig angeordneten Fasern bestehendes Faserkabel in eine Form legt;

(2) eine Polymer-Zusammensetzung in die Form und durch die Zwischenräume zwischen den Fasern in etwa in rechtem Winkel zur Längsachse der Fasern einfließen läßt in einer Menge und für eine Zeitdauer, daß alle Zwischenräume zwischen den Fasern und der Form ausgefüllt sind;

(3) die Polymer-Zusammensetzung, die Fasern einbettend, fest werden läßt, um einen Rohrboden von einer dem Form- hohlraum entsprechenden Gestalt zu erhalten und

(4) den Rohrboden aus der Form herausnimmt.

Ein Kabel, bestehend aus einer Vielzahl von endlosen Mono- oder Mehrfachfäden oder Hohlfasern wird in den unteren Teil einer zweiteiligen Form gelegt und der obere Teil der Form herabgelassen und um das Kabel herum befestigt. Eine flüssige Polymer-Zusammensetzung wird in die Form einfließen und durch die Zwischenräume zwischen den Fasern und den oberen Teil der Form fließen gelassen, und zwar ausreichend lang, so daß die Fasern benetzt und die Faserzwischenräume und die Form gefüllt werden. Die Polymer-Zusammensetzung, die hitzehärtend sein kann, vorzugsweise aber thermoplastisch ist, wird verfestigt und der gebildete Rohrboden und das endlose Kabel aus der Form herausgenommen.

Faserbündelverbände werden hergestellt, indem man den so gebildeten Rohrboden quer durchschneidet, um zwei Rohrböden zu bilden, von denen jeder die Fasern des Kabels einbettet, an welche er angefügt ist; er bildet ein Ende eines Faserbündels. Wiederholung des Vergießens an einer zweiten Stelle entlang des Kabels und Durchschneiden des zweiten gebildeten Rohrbodens erzeugt Faserbündel auf kontinuierliche Weise bzw. nach der Fließbandmethode.

Formen von Rohrböden in Mehrfachformen, die gleichzeitig ein Paar separater, aber engen Abstand voneinander habenden Rohrböden an dem Kabel formen, stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Durch Verwendung einer Vielzahl von Mehrfachformen und Messern bzw. Schneidvorrichtungen, an einem bewegbaren Transportband angebracht, welches mit dem Kabel bewegt wird, läßt sich das erfindungsgemäße, normalerweise halbkontinuierliche Verfahren, vollkontinuierlich durchführen.

Die Erfindung wird nun ins einzelne gehend anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein perspektivisches Bild einer Einfachform zur Formung eines Rohrbodens an einem kontinuierlichen Hohlfaserkabel, eine bevorzugte Konfiguration habend.

Fig. 2 ist ein schematisches Bild, teilweise im Schnitt, der in Fig. 1 gezeigten Form mit einem Hohlfaserkabel in der zum Vergießen erforderlichen Lage; gleichzeitig ist der Fließweg der Polymer-Zusammensetzung zur Formung eines Rohrbodens an dem Kabel zu sehen.

Fig. 3 ist ein Querschnittsbild der in Fig. 1 gezeigten Form entlang der Linie 3-3.

Fig. 4 ist ein Bild, teilweise im Schnitt, einer Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Form.

Fig. 5 ist ein schematisches Bild einer Mehrfachform, mit einem Kabel eingelegt, zur kontinuierlichen Herstellung einer bevorzugten Form eines Faserbündelverbandes.

Fign. 6 - 10 sind Querschnitte durch Formhohlräume, mögliche Formen von Rohrböden zeigend, die erfindungsgemäß herstellbar sind.

Rohrböden oder vergossene Abschnitte nach der Erfindung werden an endlosen Faserkabeln geformt. Der Ausdruck "Kabel" wird hier allgemein für eine Vielzahl von kleinen endlosen Fäden, die linear und im wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet sind, gebraucht. Die Fasern können Vollfasern oder Hohlfasern sein, es können natürliche und Synthesefasern sein; bevorzugt werden hohle semipermeable Fasern des Typs, der für Dialyse, insbesondere Hämodialyse, gebraucht wird. Kürzlich sind Hohlfasern entwickelt worden, mit semipermeablen Membranen, die beschichtet oder von einem dicken porösen sorbierenden Teil umgeben sind; der Ausdruck

"Hohlfasern" schließt diese Fasern mit ein. Geeignete Synthesefasern sind solche, die hergestellt sind aus Celluloseestern, wie Cellulose-acetat, -triacetat, -formiat, -propionat u. dergl. und Gemische davon; Celluloseäther wie Methyl-, Äthyl-, Hydroxi-alkyl-, Carboxi-alkyl- oder dgl. und Gemische davon; regenerierte Cellulose, Poylvinyl-alcohole, Polyvinyl-chlorid und seine Copolymeren Acrylsäureester-polymere, organische Silikon-polymere, Polyurethane, Polycarbonate, synthetische lineare Polyamide, Methacrylat-polymere, Styrol-polymere, Polyvinyl-formale und -butyrale und Gemische davon u. dgl. Für Hämodialyse und Verwendung in künstlichen Nieren ist Cellulose-acetat ein besonders bevorzugtes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Hohlfasern.

Zum Vergießen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Hohlfasern sind Fasern mit Dimensionen, die sie für die Verwendung in Flüssigkeitstrennverfahren, einschließlich umgekehrte Osmose, Ultrafiltration und Dialyse, geeignet machen. Der innere Durchmesser liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 50 bis etwa 500 µm bei einer Wandstärke im Bereich von etwa 5 bis etwa 80 µm. Für Hämodialyse werden Hohlfasern mit einem inneren Durchmesser im Bereich von etwa 150 bis etwa 300 µm bei einer Wandstärke von etwa 30 bis etwa 50 µm bevorzugt.

Die Auswahl des Materials zum Vergießen der Fasern zu Rohrböden und Faserbündelverbänden nach der Erfindung wird zu einem großen Teil durch die Viskositätseigenschaften der ausgewählten Polymer-Zusammensetzungen bestimmt. Die bevorzugten Verguß-Zusammensetzungen sind solche, die eine Viskosität im Bereich von etwa 100 bis 5000 cps bei einer Temperatur unter 150°C haben. Materialien mit niedrigerer Viskosität benetzen die Fasern leichter und betten sie schneller ein und werden bevorzugt, solange sie eine flüssigkeitsdichte Abdichtung unter den Druck- und Temperaturbedingungen, unter denen gearbeitet wird, gewährleisten. Unter Berücksichtigung dieser Begrenzung können die Vergieß-Zusammensetzungen hitzehärtend oder thermoplastisch sein; bevorzugt werden thermoplastische Harze.

Geeignete hitzehärtende Materialien schließen ein: Phenolaldehydharze, Acrylharze, Polyurethanharze, Äpoxidharze, hitzehärtender synthetischer Kautschuk u. dgl. Geeignete thermoplastische Materialien schließen ein: Polyacetale, acrylische, cellulosische Polymerisate, Polyfluorecarbone, Vinylpolymerisate, Styrolpolymerisate, Polyäthylene, Polypropylene und Copolymere sowie Gemische davon; besonders geeignet sind die Äthylen-vinyl-acetat-Copolymerisate, die mit Paraffin u. dgl. modifiziert werden können, und die modifizierten Polyäthylene, die unter dem Warenzeichennamen "Epolene-Wachse" von der Eastman Chemical Products in den

Handel kommen. In der US-PS 3 428 591 sind spezifisch modifizierte Zusammensetzungen unter Verwendung niedermolekularer Polyäthylenharze offenbart; sie bieten einen Anhaltspunkt für Viskositätsänderungen und helfen bei der Auswahl der optimalen Zusammensetzung für den bestimmten Endzweck.

Zunächst wird auf die Figuren 1 und 3 Bezug genommen, die eine für die Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung geeignete Gießform zeigen. Die in Fig. 1 gezeigte Form, allgemein mit 10 bezeichnet, besteht aus einem unteren Vergießteil 12 mit anliegenden flankierenden Befestigungs-(Klemm-) und Kühlteilen 16, 18; die Teile 12, 16 und 18 sind fest miteinander und mit einer stabilen Stütze verbunden (die Verbindungsmittel sind nicht gezeigt); einem oberen Vergießteil 14 mit anliegenden flankierenden Befestigungs-(Einspann-) und Klemmteilen 24, 26; auch die Teile 14, 24 und 26 sind fest untereinander durch nicht gezeigte Mittel verbunden. Die obere Hälfte der Form 10 ist mit Bezug auf die fest stehende untere Hälfte vertikal bewegbar, um das Einlegen des Kabels 32 in die Vergießstellung, wie in Fig. 2 gezeigt, zu ermöglichen und zu einer gehobenen offenen Stellung, um die Entfernung der festen Rohrböden mit üblichen Mitteln zu ermöglichen. Die Kühlteile 16, 18; 24, 26 sind durch Isolatorplatten 20, 22 und 28, 30 von dem angrenzenden oberen bzw. unteren Formteil 12, 14 getrennt, worauf weiter unten noch zurückgekommen wird. Die Isolatorplatte 31 trennt die obere und die untere Hälfte der Form 10.

Das Faserkabel 32 wird zwischen dem oberen und unteren Teil der Form 10 befestigt (eingespannt), wenn die obere Hälfte 14, 24, 26 nach unten in die geschlossene Stellung bewegt wird, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt. Das Kabel 32, das von der Fläche 34 getragen wird, wird durch den nach unten gerichteten Druck, der durch die gebogene Fläche 36 der Zunge 38 beim Schließen unter Druck ausgeübt wird, zusammengedrückt und befestigt. Das Kabel 32 wird an den Seitenteilen 40, 42 der Zunge 38 infolge des kleineren Radius der Wölbung der Fläche 36 relativ zur korrespondierend gewölbten Fläche in dem Gießformteil 14 leicht zusammengedrückt, wie in Fig. 2 bei 44 zu sehen ist. Der Rohrboden-Formhohlraum im unteren Gießformteil 12 wird auch durch die Fläche 46 begrenzt, die etwas tiefer ist als die Tragfläche 34 im benachbarten Faserbefestigungsteil 16, 18. Der Unterschied in der Höhe der Tragfläche 46 und 34 ist in Fig. 2 bei 48 zu sehen, und es ist zu bemerken, daß die Anschläge 48 und 49 nicht durch Isolatoren 20 bzw. 22 vom Formhohlraum getrennt sind.

Wie in den Figuren 2 und 3 zu erkennen, sind die oberen Faserbefestigungs- und Kühlteile 24, 26 mit inneren Kühlmitteldurchgängen 50, 52 versehen, welche allgemein ihren unteren Flächenkonturen folgen und dicht neben dem äußersten Ende der gewölbten Fläche 36 liegen. In gleicher Weise sind die unteren Faserbefestigungs- und Kühlteile 16, 18 mit inneren Kühlmitteldurchgängen 54, 56 versehen. Bei Benutzung der Form werden die Kühlmitteldurchgänge 50, 52, 54, 56 an eine Quelle (nicht gezeigt) für Kühlwasser oder ein anderes Kühlmittel angeschlossen.

Der obere Gießformteil 14 und der untere Gießformteil 12 sind mit Innenheiz- und Kühlmitteldurchgängen 58, 60 und 62, 64 versehen, die parallel zu den entsprechenden Kühlmitteldurchgängen 50 und 56, ihnen folgend, verlaufen.

Die Durchgänge 50, 60, 62, 64 sind an Dampf- und Kühlwasserquellen angeschlossen, die mit entsprechenden Ventilen versehen sind und es gestatten, je nach Wunsch zu kühlen bzw. zu heizen. Ein Harzvorratsbehälter 66 ist mit dem Einlaß 68 verbunden, durch welchen erhitztes flüssiges Harz zu einem Stutzen 70 und dann in die untere Fläche durch eine Vielzahl von mit axialem Abstand angeordneten Reihen von Öffnungen 72, 74, 76 und 78 eingespeist wird. Das Harz strömt nach oben, bis es die Fläche 44 erreicht und dann durch die Öffnungen 80, 82 durch einen Stutzen 84 aus der Form heraus, und wird über eine Auslaßleitung 86 und durch die Leitung 88 durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) zum Vorratsbehälter 66 zurückgeführt. Für thermoplastische Harzzusammensetzungen ist der Vorratsbehälter 66 vorzugsweise gegen die Atmosphäre offen, und somit ist der Druck in der Form 12, 14 während des Vergießens etwa gleich dem Atmo- sphärendruck. Wenn erforderlich, kann aber auch zusätzlich Druck aufgebracht werden.

Geeignetes Vergießen des Kabels 32 erfordert, daß das geschmolzene Einbettungsharz die Zwischenräume zwischen jeder der Fasern im Kabel durchdringt, ihre Oberflächen benetzt (wet) und den ganzen Formhohlraum ausfüllt, um die Fasern einzubetten und einen festen hohlraumfreien Rohrboden zu erhalten. Darüber hinaus ist es notwendig, Verflechten (wicking) des Harzes entlang dem Kabel 32 zu verhindern, wenn das Harz in und durch die Fasern und die Form fließt. Verflechten trifft auf Harz zu, das sich entlang der Fasern bewegt und sich in den Zwischenraum zwischen den Fasern über eine kleine Entfernung von den axialen Kanten der Formen 12, 14 hinaus verfestigt, wie durch die gestrichelten Linien 90, 92 in Fig. 2 angedeutet. Es ist unerwünscht, weil es die Wirksamkeit des semipermeablen Wandbereiches für die Flüssigkeitstrennung herabsetzt und bei Hämodialyse wirksame und gleichmäßige Durchdringung durch eine Dialysatorlösung verhindert, wenn das Faserbündel in eine künstliche Niere eingearbeitet wird.

Verflechten hat sich in früheren Versuchen als eine wesentliche Schwierigkeit herausgestellt, die durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt worden ist. So sind verschiedene Versuche gemacht worden, um den Harzfluß zwischen den Fasern zu blockieren, z.B. durch Erhöhung des Befestigungsdrucks auf das Kabel, besonders an den axialen Formkanten, aber es hat sich gezeigt, daß es unmöglich ist, das Verflechten durch Drücke, die die Hohlfasern nicht zerbrechen, zu verhindern. Das Problem wurde dadurch gelöst, daß Kühlformabschnitte unmittelbar neben den axialen Kantenflächen der Form vorgesehen wurden, und daß die Temperaturdifferenz zwischen der notwendigerweise heißen Formwand und der benachbarten Wand des Kühlformteils maximiert wurde. Dünne Isolatorplatten zwischen Gieß- und Kühlformteilen, ausgenommen in den Bereichen 48, 49, erzeugen den notwendigen Unterschied in der Kühltemperatur, und so verfestigt sich ein dünner vertikaler Randabschnitt des heißen flüssigen Harzes, das in die Form durch die Öffnungen 72, 74, 76, 78 eintritt und sich durch die Fasern in der Form nach oben bewegt. Die notwendige Isolierung kann durch irgendein geeignetes Isoliermaterial erhalten werden, einschließlich Glimmer, Asbestfasern oder Gewebe, Tetrafluoräthylen-Film oder -Gewebe, Aluminium, Silicon-Kautschuk und Luft. Ein Kanten-Abstandsstück oder eine dünne Flächenhinterschneidung auf den benachbarten axialen Flächen der Gieß- und der Kühlformteile können mit Erfolg angewendet werden. Direkte Zirkulierung der Kühlflüssigkeit in einer Hinterschneidungskammer, isoliert von Verbindung mit dem Formhohlraum, kann für Harze mit hohen Schmelztemperaturen angewendet werden.

Das Vergießverfahren nach der Erfindung erfordert auch, daß die Längsausdehnung entlang der Fasern bzw. die axiale Dimension der vergossenen Faserrohrböden ausreicht, um einen Transversalschnitt durch die gebildeten Rohrböden und die eingebetteten Fäden zu gestatten und zwei Rohrböden zu erhalten, die an der geschnittenen oder geschabten (rasierten) Oberfläche offene Faserlumen in einer ebenen hohlraumfreien Fläche aufweisen, gemäß der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung, Aktenzeichen P . Es ist gefunden worden, daß thermoplastische Harze, nachdem sie ausreichend lang durch die in die Form eingelegten Fasern (Fig. 2) hindurchgeströmt sind, um die Fasern zu benetzen, einzubetten, die Zwischenräume und die Form auszufüllen, während des Festwerdens schrumpfen und an gewissen Stellen im Rohrboden einen inneren Hohlraum entstehen lassen. Diese Hohlräume führen zu unannehmbaren Kratern in der aus dem Transversalschnitt resultierenden ebenen Fläche, wenn sich der Hohlraum im inneren zentralen Bereich des Rohrbodens befindet. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden solche Hohlräume durch Verwendung der in Fig. 4 gezeigten modifizierten Form vermieden.

Die in Fig. 4 gezeigte Form ist mit der Form gemäß Fign. 1 - 3 identisch (gleiche Teile haben die gleichen Bezugszeichen), ausgenommen, daß sie einen zusätzlichen Gießharzbehälter 94, der an der Auslaßleitung 86 angebracht und von der Form 14 durch eine vertiefte Öffnung 87 isoliert ist, aufweist. Der Behälter 94 ist durch die Heizvorrichtung 96 heizbar und wird mit Harz vom zusätzlichen Harzbehälter 98 durch eine Leitung 100 versorgt, wenn dies erforderlich ist. Der Behälter 94 dient als Überlaufbehälter für überschüssiges Harz aus der Form 12, 14 und hält die Verbindung mit der oberen Fläche des Formhohlraums durch die Auslaßöffnungen 80, 82 während des Vergießens und Kühlens aufrecht. Am Schluß des Durchströmens der Fasern zum Einbetten wird mit dem Kühlzyklus begonnen. Die Dampfzufuhr zu den Heizmitteldurchgängen 62, 64 wird abgestellt und mit dem Kühlwasserdurchfluß durch sie wird begonnen. Das Festwerden oder Verfestigen des geschmolzenen Harzes findet innen von allen gekühlten Flächen ausgehend statt. Da die Dampfzufuhr zu den Durchgängen 58, 60 vermindert, aber fortgesetzt wird, bleibt der obere Teil des Rohrbodens geschmolzen. Der zentrale Innenbereich des Rohrbodens wird so der letzte Ort, an dem die Verfestigung stattfindet und benötigtes zusätzliches geschmolzenes Harz zum Füllen von Hohlräumen, die etwa durch Schrumpfen entstanden sind, wird in die Hohlräume gefüllt, da das heiße Harz vom Tank 94 einströmt, um irgendwelche freien Räume auszufüllen, die sonst entstehen könnten, wenn die Dampfzufuhr zu den Durchgängen 58, 60 beendet wird, und dann findet die letzte Stufe des Abkühlens statt. Der so hergestellte verfestigte Rohrboden ist fehlerfrei und zum Durchschneiden im zentralen axialen Gebiet zur Herstellung von zwei geeigneten Rohrböden an einem Teil des Kabels geeignet.

Die am meisten bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet das gleichzeitige Gießen einer Vielzahl von Rohrböden in Abstand voneinander habenden Paaren, getrennt durch eine kurze axiale Länge des endlosen Kabels 32. Diese Form des Verfahrens wird jetzt unter Benzugnahme auf die Form und das Kabel in Fig. 5 beschrieben. Die Form, allgemein mit 102 bezeichnet, ist in ihrer inneren Struktur mit der Form gemäß Fign. 1 - 3 identisch und unterscheidet sich nur darin, daß sie zwei Gießformen 104 und 106 aufweist. Jede Form 104, 106 grenzt an den axialen Kanten an einen Faserbefestigungs- und Kühlteil 108, 110 an und an einen gemeinsamen Trennteil 112, welcher die Kühlung der inneren Kantenflächen jeder Gießform bewirkt. Heißes Gießharz wird gleichzeitig durch eine gemeinsame Speiseleitung 114 zugeführt und der Überschuß wird gesammelt und durch die gemeinsame Leitung 116 zum Harzvorrat zurückgeführt. Bei der technischen Durchführung des Verfahrens werden die Gießformen 104, 106 unter bevorzugten Bedingungen auf etwa 125 - 150°C erhitzt, während das Kabel aus etwa 8000 - 9000 Hohlfasern aus Celluloseacetat in seiner Stellung durch die Befestigungsformen 108, 110, 112, wie oben beschrieben, in seiner Stellung gehalten wird. Ein Heißschmelzkleber (HM 727 der Firma H.B. Fuller Company), ein modifiziertes Äthylen-

Vinylacetat-Copolymerisat, wird auf etwa 125°C erhitzt; es hat bei dieser Temperatur eine Viskosität von etwa 4000 cps; das erhitzte Harz fließt nach oben durch die Form 102 mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 ml pro Minute 20 Minuten lang. Der Überlauf wird zum Harztank unter Atmosphärendruck zurückgeführt. Dann wird die Dampfzufuhr zu allen Dampföffnungen gestoppt und das Kühlwasser angestellt. Nach 5 - 10 Minuten werden die Formen getrennt, die geformten Rohrböden herausgenommen und das Kabel 32 in dem gewünschten Abstand zur Formung des nächsten Rohrbodenpaares weiterbefördert, wie in Fig. 5 bei 118, 120 zu sehen ist. Ein Faserbündel, mit 124 bezeichnet, wird dadurch hergestellt, daß ein Querschnitt entlang der Linie 126 vorgenommen wird. Ein zweiter Querschnitt entlang der Linie 128 trennt den wegwerfbaren kurzen Abschnitt 130 des Kabels 32 ab, der den Raum innerhalb der Kühlform 112 während des Gießens eingenommen hat. Dieser Schnitt erzeugt den Rohrboden 118, der das Endteil des nächsten Faserbündels darstellt, das aus der Wiederholung der eben beschriebenen Stufen resultiert.

Es ist zu ersehen, daß eine Vielzahl von Formen 102 entlang einer Faserkabellänge in Abständen, die den erforderlichen Abständen entsprechen, angeordnet werden können, um eine Vielzahl von Rohrböden gleichzeitig zu erzeugen und die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Es ist auch selbstverständlich, daß eine Vielzahl von Mehrfachformen, wie die Form 102, auf einem Förderband angebracht sein kann, welches entlang dem Kabel 32 vorrückbar ist, wobei den Formen Schneidvorrichtungen zugeordnet sind. Hierdurch wird das halbkontinuierliche Verfahren in ein kontinuierliches übergeführt.

Die Figuren 6 - 10 zeigen eine Vielzahl von Formhohlraumkonfigurationen, die zur Herstellung von Rohrböden nach den erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, aber nur Beispiele darstellen.

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines Rohrbodens, der eine Vielzahl von Fasern, die in einem endlosen Faserkabel geradlinig nebeneinander angeordnet sind, einbettet, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) ein aus einer Vielzahl von geradlinig angeordneten Fasern bestehendes Faserkabel in eine Form legt,

(2) eine Polymer-Zusammensetzung etwa rechtwinklig zur Längsachse der Fasern in die Form einströmen und durch die Räume zwischen den Fasern in etwa einer Menge und für eine Zeit strömen läßt, daß alle

Zwischenräume zwischen den Fasern und die Form ausgefüllt sind,

(3) die Polymer-Zusammensetzung, die Fasern einbettend, fest werden läßt, um einen Rohrboden von einer den Formhohlraum entsprechenden Gestalt zu erhalten, und

(4) den Rohrboden aus der Form herausnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Hohlfasern einsetzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymer-Zusammensetzung eine Flüssigkeit niedriger Viskosität wählt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausströmen der Polymer-Zusammensetzung aus der Form axial entlang den Hohlfasern vermeidet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine hitzehärtende Polymer-Zusammensetzung einsetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine thermoplastische Zusammen- setzung einsetzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymer-Zusammensetzung von unten nach oben durch die Faserzwischenräume strömen läßt und sie im Überschuß über die zur Füllung der Faserzwischenräume und der Form erforderlichen Menge einsetzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Nachobenströmen der Polymer-Zusammensetzung ausreichend lange fortsetzt, daß alle Hohlräume in den Zwischenräumen zwischen den Fasern und in der die Form ausfüllenden Polymer-Zusammensetzung beseitigt sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) als Form ein Gefüge vorsieht mit einem Formteil einer vorgewählten Innenkonfiguration, einem Einlaß in einem ersten Teil zur Einleitung in und einem Auslaß in einem zweiten Teil zum Ausfließenlassen der Polymer-Zusammensetzung aus der Form, und kombinierten Befestigungs- und Kühlteilen, die an jede der axialen Flächen der Formteile angrenzen,

(2) ein Kabel aus semipermeablen Hohlfasern in die Form einlegt und darin befestigt,

(3) gleichzeitig während man den Formteil erhitzt und die Faserbefestigungs- und Kühlmittel kühlt, die Polymer-Zusammensetzung in die Form einströmen und durch die Faserzwischenräume fließen läßt solange, bis die Zwischenräume und die Form gefüllt sind,

(4) die Polymer-Zusammensetzung sich verfestigen läßt und

(5) den Rohrboden aus der Form herausnimmt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4 und 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das thermoplastische Polymer im Überschuß über die zum Ausfüllen der Zwischenräume und Füllen der Form erforderlichen Menge einsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausfließen der Polymer-Zusammensetzung aus der Form axial entlang den Hohlfasern vermeidet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11 zur Herstellung eines Rohrbodenpaares an einem Kabel aus semipermeablen Hohlfasern und Einbetten der Vielzahl von Fasern in dem Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) ein Kabel aus einer Vielzahl von semipermeablen geradlinig nebeneinander angeordneten Hohlfasern in die Form legt, die Stufen (2) - (4) gemäß Anspruch 1 durchführt,

(5) den Rohrboden und die Hohlfasern darin an einer Stelle zwischen den axialen Flächen des Rohrbodens durchschneidet, so daß Flächen an der Schnittebene entstehen, die weitgehend frei von Hohlräumen sind und ein Rohrbodenpaar erhalten wird, das die Endabschnitte der Hohlfasern, die von jedem Rohrboden eingebettet sind, begrenzen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der fest gewordene Rohrboden nach Stufe (3) eine axiale Abmessung aufweist, die größer ist als das Zweifache der Summe der axialen Abmessung von jedem Rohrboden des in Stufe (5) gebildeten Paares.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 13 zur Bildung eines verbesserten Hohlfaserbündelverbandes aus einem Kabel aus semipermeablen Hohlfasern und einem Paar axialen Abstand habenden Rohrböden, die die Endteile des Verbandes bilden, wobei die Rohrböden eine Vielzahl von Hohlfasern des Kabels einbetten und abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufen (1) - (4) gemäß Anspruch 12 durchführt, dann das Kabel in axialem Abstand von dem zuerst hergestellten Rohrboden wieder in die Form legt

(5) die Stufen in (2) - (3) zur Bildung eines zweiten Rohrbodens wiederholt und

(6) die Stufe (5) des Anspruches 12 an beiden Rohrböden durchführt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Rohrboden jeder eine axiale Abmessung aufweist, die größer ist als das Zweifache der Summe der axialen Abmessung der beiden Rohrböden, die durch die Schnitte in Stufe (6) entstanden sind.

16. Vollkontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Hohlfaserbündelverbänden nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) ein kontinuierliches Kabel aus einer Vielzahl von geradlinigen, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Fasern vorsieht,

(2) eine Mehrfachform mit einer Vielzahl von Rohrbodenformteilen auswählt, bei welcher benachbarte Formteile durch einen dazwischen liegenden Kühlteil auf axialen Abstand gehalten werden, jede axiale Formoberfläche an ein Kühlteil angrenzt, und Einlässe und Auslässe in jedem Formteil zum Einspeisen der flüssigen Polymer-Zusammensetzung in die Form und zum Ausfließen der Zusammensetzung aus der Form vorgesehen sind,

(3) das Kabel in die Mehrfachform einlegt und darin befestigt,

(4) heiße flüssige Polymer-Zusammensetzung durch den Einlaß in die Formteile einfließen läßt in einer Menge und in einer Zeit, die ausreicht, die Zwischenräume zwischen den Fasern und die Hohlräume der Form zu füllen,

(5) die Polymer-Zusammensetzung fest werden und die Fasern unter Bildung eines Rohrbodens einbetten läßt,

(6) die Rohrböden aus der Mehrfachform herausnimmt und

(7) jeden der Rohrböden und die darin eingebetteten Fasern transversal durchschneidet in einer Ebene neben jeder der axialen Endflächen jedes Rohrbodens, um eine Vielzahl von Faserbündelverbänden zu erhalten.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als Mehrfachform eine aus zwei Formteilen bestehende Form einsetzt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymer-Zusammensetzung eine thermoplastische wählt.