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Verfahren und Vorrichtung zum Tränken einer Fasergutbahn mit einer
Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung
zum Tränken einer Fasergutbahn mit einer Flüssigkeit.
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Das Tränken einer saugfähigen Gutbahn mit einer Flüssigkeit ist für
verschiedene Verfahren notwendig. Ein solches Verfahren betrifft die Herstellung
von Kunststoffrohren mit einer aus mit einem Harz getränkten Fasermaterial
gebildeten
Innenschicht, welche unter widrigen Arbeitsbedingungen widerstandsfähig gegen Korrosion
ist. Für den Einsatz im Bereich der Chemie, etwa für den Transport- von ätzenden
Lösungen bei hohen Temperaturen, werden beispielsweise verstärkte Epoxidharzrohre
verwendet, welche eine Auskleidung aus mit einem Harz getränkter Glasfasermatte
aufweisen.
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Bei der Herstellung von Kunststoffrohren, welche eine Schicht aus
einem mit Harz getränkten Fasermaterial aufweisen, treten gewisse Schwierigkeiten
hinsichtlich der schnellen und vollständigen Durchtränkung des Fasermaterials mit
dem Harz auf. Falls das Fasermaterial nicht vollständig mit dem Harz gesättigt wird,
bildet die darin verbliebene Luft nach dem Verfestigen des Harzes Hohlräume, wodurch
der Rohrkörper chemisch angegriffen und zerstört werden kann.
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Ein Verfahren zum Tränken des Fasermaterials besteht darin, daß das
Material zunächst auf einen rotierenden Dorn gewickelt und das Harz dann in das
Fasermaterial eingepreßt wird. Dieses Verfahren ist jedoch umständlioh-und zeitraubend,
da es zwei getrennte Arbeitsgänge erfordert, nämlich das Bewickeln und das Tränken
mit dem Harz. Darüber hinaus wird dieses Verfahren vollständig von Hand ausgeführt,
so daß ein sehr ungleichmäßiges Ergebnis entsteht.
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Ein anderes, -häufig angewendetes Verfahren zum Dt#rchtränken des
Fasermaterials besteht darin, daß das Material vor dem Aufwickeln auf einen Dorn
mit Harz getränkt wird. Dieses Verfahren ist jedoch nicht für jede Art von Fasermaterial
anwendbar Da das Harz in gewissen Werkstoffkombinationen den das Fasermaterial zusammenhaltenden
Binde-r auf löst.
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In einem dritten Verfahren wird das Harz unmittelbar vor der Stelle,
an welcher das Fasermaterial auf den Dorn aufläuft, auf das Material gegossen. Der
anschließend vom
Dorn auf das Fasermaterial ausgeübte Druck preßt
dann das Harz in das Material. Dieses Verfahren ist unter gewissen Bedingungen zwar
zweckmäßig, weist jedoch auch Mängel auf.
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Beispielsweise bei Verwendung einer dicken oder sehr dichten Fasergutbahn
und/oder eines sehr zähflüssigen Harzes ist eine vollständige Durchtränkung nur
bei sehr langsamen und daher unwirtschaftlichen Arbeitsgeschwindigkeiten erzielbar.
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Es besteht somit ein Bedarf an schnell, sicher und wirtschaftlich
arbeitenden Vorrichtungen und Verfahren zum Tränken einer Fasergutbahn mit flüssigem
Harz.
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Die Erfindung schafft unter Beseitigung der angeführten Mängel ein
Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Tränken einer sich fortbewegenden Fasergutbahn.
Spezielle Anwendung findet die Erfindung zum Tränken wenigstens einer zur Fertigung
von verstärktem Kunststoffrohr zu verwendenden Schaicht aus einem Fasermaterial.
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Bei dem Verfahren genäß der Erfindung wird die Flüssigkeit über die
Oberfläche der Gutbahn verteilt, worauf dann ein Teil der Flüssigkeit in die Gutbahn
eingepreßt wird, um diese teilweise zu sättigen. Das nach dem Einpressen auf der
Gutbahn verbleibende Harz wird dann zu einer Schicht von im wesentlichen gleichförmiger
Dicke auf der Oberfläche der Gutbahn verteilt und anschließend in die Gutbahn eingepreßt,
um diese vollständig zu durchtränken.
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Hit diesem Verfahren läßt sich die Gutbahn somit schnell, zuverlässig
und gleichmäßig mit dem Harz durchtränken.
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Zum Verteilen des Harzes auf der Oberfläche der Gutbahn wird das Harz
auf die Gutbahn aufgstragen und anschließend in Berührung mit einer quer und vorzugsweise
lotrecht zur Oberfläche der Gutbahn angeordneten Fläche gebracht.
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Das Einpressen des Harzes in die Gutbahn geschieht vorzugsweise, indem
das Harz mit einer zweiten, in der Bewegungsrichtung der Gutbahn mit dieser konvergierenden
Fläche
gebracht wird.
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Zum Verteilen des Harzes zu einer Schicht von im wesentlichen gleichförmiger
Dicke wird das ablaufseitige Ende der zweiten Fläche mittels einer Anzahl von an
seiner Unterseite angeordneten Vorsprüngen von im wesentlichen gleicher Höhe in
einem gewissen Abstand zur Gutbahn gehalten. Die Höhe der Vorsprünge bestimmt dann
die Dicke der verbleibenden Harzsschicht auf der Gutbahn.
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Das Einpressen des verbliebenen Harzes in die Gutbahn geschieht vorzugsweise
an der Stelle, an welcher die Gutbahn auf den Dorn aufläuft.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gutbahn beim
ersten Einpressen der Harzes nur teilweise mit diesem Durchtränkt. Da also die Gutbahn
nicht vonlstän dig durchtränkt wird, bevor sie auf den Dorn gewickelt wird, behält
sie ihre Festigkeit, so daß das Fasermaterial beim Aufwickeln auf den Dorn nicht
zerfällt.
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Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind vorzugsweise sowohl
die erste als auch die zweite Fläche wenigstens ebenso breit wie die Gutbahn und
erstrecken sich über beide Längsränder derselben hinaus, so daß das Harz über die
gesamte Oberfläche der Gutbahn verteilt, eingepreßt und glattgestrichen wird. Die
Vorsprünge am ablaufseitigen Rand der zweiten Fläche haben vorzugswe##e eine glatte
Oberfläche und erstrecken sich vorzugsweise über eine gewisse Länge im wesentlichen
parallel zur Bewegungsrichtung der Gutbahn, so daß sie diese nicht beschädigen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Vorsprünge
aus einer Anzahl von sich in gleichmäßigen Parallelabständen über die zweite Fläche
erstreckenden Metalldrähten, welche den Ubertritt des Harzes über die Ränder der
Gutbahn begrenzen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen
eine vollständige Durchtränkung einer Gutbahn aus empfindlichem Fasermaterial mit
einem Harz mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und ohne Beschädigung der Gutbahn.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus
den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand
der Zeichnung hervor. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht einer
Maschine für die Herstellung von Kunststoffrohren zur Darstellung der Hauptteile
der Maschine und ihrer Beziehung zueinander, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Wickelschlittens
der in Fig. 1 gezeigten Maschine ohne eine Harz-Auftragseinrichtung, Fig. 3 eine
Ansicht des Wickelschlittens in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht
des Wickelschlittens in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht in
Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 4 mit einer erfindungsgemäßen Harz-Auftragseinrichtung,
Fig. 6 eine Teilansicht einer in Fig. 5 dargestellten Streifblattanordnung und Fig.
7 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 7-7 in Fig. 6.
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Eine in Fig. 1 gezeigte Maschine 9 für die Fertigung von Rohren enthält
einen langen, waagerecht angeordneten, drehbaren Dorn 10, welcher an einem Ende
in einem Spindelstock 12
und am anderen in einem Reitstock 14 gelagert
ist. Der Spindelstock 12 enthält einen (nicht gezeigten) Drehantrieb, welcher den
Dorn 10 mit einer bestimmten Drehzahl antreibt. Ein entlang dem Dorn 10 verfahrbarer
Winkel schlitten 15 dient#dazu, eine Verstärkung aus wenigstens einer Schicht eines
mit Harz getränkten Fasermaterials auf den Dorn aufzubringen. Die Hin- und Herbewegung
des Wickelschlittens 15 entlang dem Dorn 10 erfolgt mittels einer angetriebenen
endlosen Kette 18, welche über ein am Reitstock.14 angeordnetes erstes Kettenrad
20 und ein zweites Umlenk-Kettenrad 22 geführt ist. Dieses ist an einem sich über
die Länge der Maschine erstreckenden Kastenträger 24 angebracht. Der Antrieb der
Kette 18 erfolgt über ein am Spindelstock 12 angeordnetes Antriebs-Kettenrad 26.
Dieses ist vom gleichen Antrieb angetrieben wie der Dorn 10, so daß also die Bewegungen
des Dorns 10 und des Wickelschlittens 15 aufeinander abgestimmt sind.
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Wie man in Fig. 3 erkennt, ist der Wickelschlitten 15 auf einer oberen
und einer unteren Schiene 27 bzw, 28 geführt, welche in senkrechtem Abstand parallel
zu?inander waagerecht verlaufen und in Ausnehmungen 30 von an der Ober- und Unterseite
des Kastenträgers 24 angebrachten Stützen 31 befestigt sind.
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Der Wickelschlitten 15 hat einen kastenförmigen Deckel 34 aus fünf
miteinander verschraubten, rechteckigen Blechen, welche eine Vorderwand 36, eine
Rück»+and 58, zwei Endwände 40 und eine obere Wand 42 bilden.Der Rahmen des Wickelschlittens
hat ein Paar in gegenseitigem Parallelabstand aufrecht stehende Tragstützen 44,
welche an der Außenseite der Rückwand angebracht sind und sich von deren unterem
Rand 46 bis über die obere Wand 42 hinaus erstrecken, sowie drei rechteckige, parallele,
waagerechte Träger 48, 49, 50, welche am unteren Ende der Tragstützen bzw. in Höhe
der oberen Wand 42 bzw. am oberen Ende der Tragstbt zen an diesen befestigt sind.
Der untere und der mittlere
Träger 48 bzw. 49 sind mit vier kurzen,
waagerechten Platten 59, welche an den Stellen, an denen die Träger mit den Tragstützen
zusammenstoßen, mit diesen verschraubt sind, an den Rückseiten 151 der Tragstützen
44 befestigt.
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Der obere Träger 50 ist an den Rückseiten 153 der Tragstützen 44 angeschraubt.
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Die den unteren und den mittleren Träger 48 bzw. 49 tragenden Platten
59 erstrecken sich über die senkrechten Tragstützen 44 hinaus und trgen Rollen.
Der Wickelschlitten 15 stützt sich mittels vier jeweils aus drei Rollen 56, 57,
58 bestehenden Rollensätzen auf den Schienen 27, 28 ab. Jeweils zwei an den Seiten
155 der Schienen 27, 28 angreifende Rollen 56, 57 sind im Bereich der Stelle, an
welcher die Träger 48, 49 mit den senkrechten Tragstützen 44 zusammenstoßen, an
den Platten 59 angebracht. Die dritte Rolle 58 jedes Rollensatzes greift an der
Oberseite 182 der oberen Schiene 27 bzw. an der Unterseite 184 der unteren Schiene
28 an und ist jeweils oberhalb bzw. unterhalb der betreffenden Schiene an einem
Tragstück 60 angebracht, welches an der Oberseite bzw. der Unterseite der jeweiligen
Platte 59 angeschraubt ist.
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Mit der Kette 18 ist der Wickelschlitten 52 über eine etwa in halber
Höhe der Vorderwand 36 an der Rückseite 153 einer der senkrechten Tragstützen 44
angebrachte, etwa U-förmige Halterung 52 verbunden. Ein Stift 53 ist durch die Schenkel
54 der Halterung 52 und durch ein dazwischen befindliches Kettenglied 180 hindurchgesteckt.
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An den Vorderseiten der senkrechten Tragstützen 44 stehen waagerechte,
zylindrische Zapfen 63 hervor, auf denen zwei Rollen 61, 62 eines Verstärkungs-Fasermaterials
angeordnet sind. Obgleich in der Zeichnung nur zwei Rollen 61, 62 des Fasermaterials
dargestellt sind, ist gemäß der Erfindung auch die Verwendung von Gut bahnen aus
einen beliebigen Anzahl von Schichten Fasermaterial möglich, wobei die
einzelnen
Schichten aus den gleichen oder aus verschiedenen Fasern bestehen können.
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Eine lotrecht angeordnete, schwenkbare Tragschiene 72 trägt Einrichtungen
zum Auftragen von Harz auf das Fasermaterial, Einrichtungen zum Zuführen des Fasermaterials
zu dem sich drehenden Dorn 10 und eine Streichblattanordnung 70. Die Tragschiene
72 ist an einem Block 73 angeschweißt, welcher mittels einer lotrechten Welle 74
schwenkbar in am mittleren und am oberen Querträger 49 bzw. 50 angeschraubten Lagern
75 gelagert ist, so daß also die Tragschiene 72 oberhalb des oberen Trägers 50 um
eine senkrechte Achse verschwenkbar ist.
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Wie man in Fig. 5 erkennt, weist die Einrichtung zum Auftragen des
Harzes einen zylindrischen Harzbehälter 76 auf, welcher mit einem von einer waagerechten,
mit einem Knebelverschluß 79 zusammenwirkenden Schiene 78 festgehaltenen Deckel
77 dicht verschlossen ist und einen trichterförmigen Boden 80 hat. Am Boden des
Behälters ist eine von einer kleinen kreisförmigen Öffnung 82 für den Austritt des
Harzes 83 durchsetzte Platte 81 angeschweißt. Zur Steuerung des Austritts des Harzes
kann der Behälter mittels eines mit dem Harz nicht reagierenden Gases druckgespeist
werden. Eine Schieberplatte 84 ist von einer Blattfeder 86 in Anlage an der Unterseite
der Platte 81 gehalten und mittels eines Linearantriebs, etwa eines pneumaischen
Zylinders 88, entlang der Platte 81 verschiebbar, um die Austrittsöffnung 82 im
Bedarfsfall zu verschließen. Der Zylinder 88 ist an der Tragschiene 72 angeschraubt.
In Fig. 5 ist die Austrittsöffnung 82 offen dargestellt.
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Die Einrichtungen zum Zuführen des Fasermaterials zu einer Stelle,
an welcher es mit dem flüssigen Harz getränkt werden soll, umfassen einen waagerechten,
länglichen, zylindrischen Führungskörper 90, einen länglichen, halbzylindrischen
Führungskörper
91, welcher eine dem Umfang des ersten Führungskörpers 90 entsprechende Krümmung
aufweist und in gewissem Querabstand zu diesem angeordnet ist, und eine in gewissem
Querabstand zu den Führungskörpern 90, 91 angeordnete, feststehende waagerechte
Stützleiste 92. Die beiden Führungskörper 90, 91 sowie die Stützleiste 92 stehen
an der Tragschiene 72 hervor und sind an dieser angeschraubt.
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Die nachstehend beschriebene Streichblattanordnung 70 ist schwenkbar
auf einer auswärts an der Tragschiene 72 hervorstehenden Welle 160 gelagert. Im
Betrieb gleitet die Streichblattanordnung 70 nach dem Auftrag des Harzes 83 auf
der waagerecht verlaufenden Gutbahn 94.
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Sie kann nach Bedarf in die in Fig. 5 gestrichelt gezeichnete Ruhestellung
verschwenkt werden. Dies geschieht mittels eines an der Tragschiene 72 angeschraubten
pneumaischen Zylinders 97, welcher eine Fangschale 98 unter die Öffnung 82 des Behälters
76 schiebt, wobei die Fang schale 98 an der Streichbiattanordnung 70 angreift und
sie von der Gutbahn 94 abhebt. Dieser Zustand ist in Fig. 5 mit 96 bzw. 99 bezeichnet.
Die Fangschale 98 dient dazu, in der angehobenen Stellung von der Streichblattanordnung
abtropfendes Harz aufzufangen.
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In Fig. 2 bis 5 ist der Verlauf des Fasermaterials 62 von den Rollen
60, 61 3Um Dorn 10 d##?jCSt#lIt Der drehend angetriebene Dorn 10 zieht die Lagen
des Fasermaterials 62 über an der Vorderseite 162 des mittleren Querträgers 49 hervorstehende,
zylindrische Führungsstäbe 104 hinweg und durch eine federbelastete Bremseinrichtung
106 hindurch. Für jede Lage des Faseroaterials 62 ist ein Führungsstab 104 vorhanden.
Die Bremseinric'htung 106 ist an der Unterseite des oberen Querträgers 50 unmittelbar
über den Führungsatäben 104 angebracht und weist einen Metallblock 107 und zwei
lotrecht angeordnete, ebene Leisten 108 aus Metall auf, welche von einstellbaren
Federn 109 in Anlage
am Block 107 belastet sind. Die Lagen des
Fasermaterials 62 sind durch den Spalt zwischen dem Block 107 und jeweils einer
der Leisten 108 hindurchgeführt, und ihre Spannung ist mittels der Federn 109 einstellbar.
Das Fasermaterial muß unter einer gewissen Zugspannung gehalten werden, damit beim
Aufwickeln auf den Dorn keine Falten entstehen.
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Die Lagen des Fasermaterjais 62 werden senkrecht aufwärts durch die
Bremseinrichtung 106 hindurchgezogen und anschließend unter Ablenkung um 900 über
in gegenseitigem Abstand angeordnete, zylindrische Führungsstäbe 112 geführt, so
daß sie dann waagerecht verlaufen. Die Führungsstäbe 112 sind unmittelbar oberhalb
der Bremseinrichtung 106 am oberen Querträger 50 befestigt und stehen waagerecht
daran hervor. Wie man-in Fig. 2 und 4 erkennt, verläuft das Fasermaterial nun im
wesentlichen parallel zur Bodenfläche und zur Längsachse des Dorns 10.
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Das Fasermaterial wird vorzugsweise entlang einer Schraubenlinie auf
den Dorn gewickelt. Dies ist der Grund für die schwenkbare Lagerung der Tragschiene
72. Für Dorne unterschiedlichen Durchmessers ist jeweils eine andere Steigung der
Schraubenlinie erforderlich, so daß die Winkelstellung der Tragschiene 72 bei jedem
Wechsel des Dorns erneut eingestellt werden muß. Zur Sicherung der Tragschiene 72
in verschiedenen Stellungen relativ zum Dorn 10 dienen verschieden lange Streben
114, ol mit ihren Enden auf senkrechte Stifte 115 aufgesetzt werden.
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Der eine Stift 115 ist an einer Lasche 164 am freien Ende 166 der
Tragschiene 72 und der andere an einem Halteklotz 165 an der Vorderseite 167 des
oberen Querträgers 50 angebracht.
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Wie man in Fig. 4 und 5 erkennt, wird die eine Lage des Fasermaterials
über den zylindrischen Bührungskörper 90 und die andere über den halbzylindrischen
Führungskörper 91 in Richtung auf den Dorn 10 umgelenkt. Anschließend
werden
beide Lagen gemeinsam über die Stützleiste 92 gezogen. An dieser Stelle werden die
beiden Lagen zur Gutbahn 94 zusammengeführt. An einer mit 116 bezeichneten Stelle
unterhalb der Öffnung 82 des Behälters 76 wird dann das Harz 83 auf die Gutbahn
aufgebracht. Anschließend läuft die Gutbahn mit dem darauf befIndlichen Harz unter
der Streichblattanordnung 70 hindurch und wird dann auf den Dorn 10 gewickelt.
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Ist dann eine ausreichende Menge des Fasermaterials auf dem Dorn aufgewickelt,
so schneidet eine Bedienungsperson das Material mit einer Schere od. dergl. ab.
Zu diesem Zwecke kann auch eine in Fig. 2 nicht dargestellte selbsttätige Schneideinrichtung
am Wickelschlitten 15 angeordnet sein.
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Die in Fig. 6 und 7 dargestellte Streichblattanordnung umfaßt eine
an der Tragschiene 72 befestigte und waagerecht daran hervorstehende Welle 118,
eine auf der Welle 118 gelagerte Buchse 119, zwei mit jeweils einem Ende an der
Buchse 119 angeschweißte Tragstangen 120 und ein an den anderen Enden derselben
angebracht Streichbiatt 122.
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Das Streichblatt 122 ist einstückig aus einem Stück Blech gebogen
und hat drei Flächen, nämlich eine erste, dem Dorn 10 abgewandte Fläche 124, eine
zweite, mittLere Fläche 125 und eine Fläche 126 ata dem Dorn 10 3UP;ekehrten Ende.
Vorzugsweise sind wenigstens die erste und die zweite Fläche 124 bzw. 125 breiter
als die Gutbahn und stehen mit ihren Enden über deren Ränder hervor, um eine Durchtränkung
der Gutbahn mit dem Harz über ihre gesamte Breite zu ~gewährleisten.
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Die Quer zur Oberfläche der Gutbahn verlaufende erste Fläche 124 ist
an den Tragstangen 120 angeschweißt und dient dazu, das Harz über die Breite der
Gutbahn zu ver-
Sie ist vorzugsweise im wesentlichen lotrecht zur
Oberfläche der Gutbahn ausgerichtet, um eine gleichmäßige Verteilung des Harzes
zu gewährleisten.
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Die zweite Fläche 125 konvergiert mit der Gutbahn in deren Bewegungsrichtung.
Sie dient dazu, ein Teil des vorher verteilten Harzes in die Gutbahn einzupressen,
wobei jedoch eine Schicht-des Harzes auf der Oberfläche der Gutbahn verbleibt. Die
ablaufseitige Kante 129 der zweiten Fläche dient dazu, das auf der Gutbahn verbliebene
Harz zu einer Schicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke zu streichen.
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Die dritte Fläche 126 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur
Gutbahn 94 von der zweiten Fläche 126 aus in der in Fig. 6 und 7 mit einem Pfeil
227 bezeichneten Bewegungsrichtung der Gutb##in.
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An der Unterseite der zweiten und dritten Fläche 125 bzw. 126 sind
mehrere Drähte 127 in gleichmäßigen Parallelabständen angebracht. Die Drähte 127
verlaufen in einer zur Bewegungsrichtung der Gutbahn parallelen Richtung. Jeder
Draht 127 ist mit einem Ende in eine von mehreren Bohrungen 128 in der zweiten Fläche
125 eingesteckt und mit dem anderen Ende innerhalb einer von mehreren Kerben 130
um den dem Dorn 10 zugewandten Rand 131 der dritten Fläche 126 umgebogen.
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Die Drähte 127 halten die ablaufseitige Kante 129 der zweiten Fläche
125 in einem gewissen Abstand von der Gutbahn, so daß die verbliebene Harzschicht
auf deren Oberfläche zu einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke gestrichen wird.
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Das Streichblatt dient somit dazu, die Gutbahn teilweise mit dem Harz
zu durchtränken und eine Schicht des Harzes auf der Gutbahn zu belassen, so daR
die Gutbahn dann an
der Anlaufstelle 132, an welcher sie auf den
Dorn 10 aufläuft, vollständig mit dem Harz gesättigt werden kann.
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Im Betrieb wird an der in Fig. 4 mit 116 bezeichneten Stelle an der
Zulaufseite des Streichblatts ein Harz 83 in flüssiger Form auf die Oberfläche der
Gutbahn 94 aufgebracht, welches an der Zulaufseite des Streichblatts einen Stau
183 bildet. Die erste Fläche 124 des Streichblatts hält das Harz zurück, so daß
dieses sich über die Breite der Gutbahn verteilt. Nach dem Durchgang der Gutbahn
mit dem Harz unter der ersten Fläche 124 führen die Drähte 127 die Strömung des
Harzes und verhindern damit den Übertritt des Harzes über die Ränder der Gutbahn
hinaus. Da die zweite Fläche 125 in der Bewegungsrichtung der Gutbahn mit dieser
konvergiert, entsteht in der Harzmasse ein hydrodynamischer Druck, durch welchen
ein Teil des Harzes in die Gutbahn eingepreßt wird. Die zweite Fläche konvergiert
mit der Gutbahn in einem Winkel von weniger als 450, vorzugsweise weniger als 300,
so daß sich ein ausreichender hydrodynamischer Druck entwickelt. Die zweite Fläche
braucht mit der Gutbahn nicht in einem konstanten Winkel zu konvergieren. Ein oberes
Teil der zweiten Fläche kann etwa in einem Winkel von 450 mit der Gutbahn konvergieren,
während dann das untere Teil derselben in einem kleineren Winkel von z.B. 150 mit
ihr konvergiert.
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Bei einer solchen Ausführung wird das Einpressen des Harzes in die
Gutbahn im wesentlichen vollständig vom unteren Teil der zweiten Fläche überno#tnen.
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Unter Einwirkung der zweiten Fläche wird nur ein Teil des Harzes in
die Gutbahn eingepreßt, so daß diese nicht vollständig durchtränkt wird. Das auf
der Gutbahn verbleibende Harz wird dann von der ablaufseitigen Kante 129 der zweiten
Fläche 125 zu einer Schicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke gestrichen.
Die in Berührung mit der Oberfläche der Gutbahn 94 befindlichen Drähte 127 halten
die zweite Fläche 125 unabhängig von Änderungen der Viskosität
des
Harzes, der Bewegungsgeschwindigkeit der Gutbahn usw.
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in einem gleichbleibenden Abstand von der Oberfläche der Gutbahn 94.
Dadurch ist gewährleistet, daß das auf der Gutbahn verbliebene Harz unabhängig von
kleineren Änderungen der Betriebsbedingungen zu einer Schicht von der gewünschten
Dicke gestrichen wird. Zur Erzielung einer solchen Schicht von gleichmäßiger Dicke
ist das Gewicht des Streichblatts nicht ausschlaggebend. Das Streichblatt muß lediglich
schwer genug sein, daß die Drähte in leichte Berührung mit der Gutbahn kommen.
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Anstelle der in Fig. 6 und 7 dargestellten Drähte kann das Streichblatt
auch anders geartete Vorsprünge aufweisen.
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Erforderlich ist lediglich eine Anzahl von eine glatte Oberfläche
aufweisenden, schmalen, in Längsrichtung verlaufenden Vorsprüngen von im wesentlichen
gleichmäßiger Höhe an der ablaufseitigen Kante der zweiten Fläche, welche das Fasermaterial
nicht beschädigen. Die Verwendung von Drähten bietet den Vorteil, daß sich die erforderliche
Geometrie mühelos und wirtschaftlich erzielen läßt. Die Drähte erstrecken sich,
wie in Fig. 6-und 7 dargestellt, vorzugsweise in der Bewegungsrichtung der Gutbahn,
so daß sie das auf dieser verbliebene Harz nicht davon abstreifen.
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Nach dem Durchgang der Gutbahn unter dem Streichblatt 122 beginnt
die darauf verbliebene Harzschicht in die Gutbahn einzusinken, während diese sich
zum Dorn 10 bs'#egt. Diese Strecke muß möglichst kurz gehalten werden, um ein genaues
Aufwickeln der Gutbahn zu gewährleisten und die Zeit, während welcher die ungestützte
Gutbahn von dem Harz geschwächt werden kann, möglichst zu verkürzen. Die Länge dieser
Strecke läßt sich in Versuchen ermitteln. Unter gewissen Arbeitsbedingungen sinkt
das Harz nur sehr lang sam in die Gutbahn ein, so daß dieser Vorgang nicht wesentlich
zur Durchtränkung der Gutbahn beiträgt.
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Die Menge, in welcher das Harz pro Zeiteinheit zugeführt wird, läßt
sich ebenfalls durch Versuche ermitteln. Die zugeführte Harzmenge muß zum Tränken
der Gutbahn über ihre gesamte Breite ausreichen, darf dabei jedoch nicht so groß
sein, daß überschüssiges Harz über die Ränder der Gutbahn abfließt.
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An der Anlaufstelle 132, an welcher die Gutbahn auf den Dorn 10 aufläuft,
bildet das verbliebene Harz einen Rückstau 134. Der drehen angetriebene Dorn 10
preßt diesen Rückstau 134 in die Gutbahn, so daß diese vollständig durchtränkt wird.
Dabei wird gegebenenfalls noch in der Gutbahn vorhandene Luft an der Anlaufstelle
132 ausgetrieben. Nach dem Verfestigen des Harzes sind daher keine durch Lufteinschlüsse
hervorgerufene Hohlräume vorhanden.
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Je nach der Breite der Gutbahn kann es notwendig sein, das Harz an
mehreren Stellen auf die Gutbahn aufzubringen.
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Bei sehr breiten Gutbahnen muß der zum Verteilen des Harzes über die
gesamte Breite derselben notwendige Rückstau des Harzes an der Zulaufseite des Streichblatts
eine beträchtliche Tiefe haben, so daß der mittlere Bereich der Gutbahn bereits
übermäßig stark durchtränkt wird. Um dies zu vermeiden, kann das Harz an mehreren
über die Breite der Gutbahn verteilten Stellen aufgebracht werden.
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Das vorstehend beschriebene Streichblatt und das damit ausführbare
Verfahren eignen sich für verschiedene Kombinationen von Flüssigkeiten und saugfähigen
Stoffen.
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Die Gutbahn kann aus mineralischen Fasern, etwa Glas- oder Asbestfasern,
aus tierischen Fasern, etwa Wolle, aus pflanzlichen Fasern, etwa Baumwolle, oder
aus synthetischen Fasern, etwa Nylon, Rayon, Dacron, Orlon, Polyestern, Polyolefinen
und dergl. mehr sein.
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Die zum Tränken der Gutbahn verwendete Flüssigkeit kann irgend eine
mit dem Material der Gutbahn verträgliche Substanz sein. Für die Herstellung von
faserverstärktem Kunststoffrohr kann die Flüssigkeit beispielsweise ein warm aushärtendes
Harz, etwa ein Epoxid- oder Polyesterharz od. dergl. sein.
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Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Verfahren
zum Tränken einer Gutbahn mit einer Flüssigkeit sind zahlreiche wesentliche Vorteile
erzielbar. Dank der vollständigen Sättigung der Gutbahn mit der Flüssigkeit erhält
man ein Produkt von gleichbleibender Qualität.
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Dank dem vollständigen Durchtränken verbleiben in der Gutbahn keine
oder nur sehr wenige Lufteinschlüsse, so daß das fertige Produkt keine oder nur
wenige Schwachstellen aufweist.
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Das Verfahren kann auch zu einer Verringerung des Materialverbrauchs
beitragen, da bei seiner Anwendung eine geringere Gefahr der Beschädigung des Fasermaterials
besteht als in solchen Verfahren, in denen das Fasermaterial im Vorhinein durchtränkt
oder das Harz mit einem von Hand geführten Druckpolster in das Fasermaterial eingepreßt
wird. Ferner ermöglicht das Verfahren die maschinelle Verarbeitung von empfindlichem
Fasermaterial, welches bisher allein von Hand verarbeitet werden konnte.
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Ein besonderer Vorteil des Erfindungsgemäßen Verfahrens liegt.darin,
daß es die Herstellung von faserverstärktem Kunststoffrohr mit erhöhter Fertigungsgeschwindigkeit
ermöglicht, da das Harz nicht nur von dem Dorn allein sondern zunächst mittels des
Streichblatts und dann von dem Dorn in das empfindliche Fasermaterial eingepreßt
wird. Die Gutbahn braucht daher nicht derart langsam auf den Dorn gewickelt zu werden,
daß es durch den an der Anlaufstelle 132 vom Dorn ausgeübten Druck vollständig
durchtränit
wird.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß es eine gleichbleibende Qualität des fertigen Produkts gewährleistet, da die
Aufmerksamkeit und das Geschick einer Bedienungsperson nur eine sehr geringe Ralle
spielen.
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Diese und weitere Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß
der Erfindung sind im folgenden anhand eines Eontrollbeispiels und eines Ausführungsbeispiels
aufgezeigt.
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Sontrollbeispiel: Für die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffrohrs
mit einem Nenndurchmesser von 101,6 mm wurde eine Gutbahn aus zwei ca. 9,5.mm dicken
Lagen-eines Fasermaterialr aus willkürlich angeordneten Fasern des chemischen Typs
C gebildet. Die Fasern waren mit einem Silan-Haftmittel beschichtet und wurden von
einer kleinen Menge eines Harzbinders zusammengehalten. Das Fasermaterial ist unter
der Bezeichnung M-514, Treatment 248 bei der Firma Owen-Corning Fiberglass Corp.,
Toledo, Ohio, USA erhältlich.
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Zum Aufwickeln der Gutbahn wurde die vorstehend beschriebene und in
Fig. 1 bis 5 dargestellte Anordnung ohne ein Streichblatt verwendet. Um Faltenbildung
beim Aufwickeln der Gutbahn zu verhindern, wurde die Gutbahn unter einer Zugspannung
von ca. 0,27 kp/cm Breite gehalten. In einer Entfernung von ca. 267 mm von der Mittellinie
des Dorns wurde ein Epoxidharz mit einer Viskosität von 600 cp auf die Oberfläche
der Gutbahn aufgebracht. Die größte Geschwindigkeit, mit welcher die Gutbahn ohne
die Bildung von Lufteinschlüssen auf den Dorn gewickelt werden konnte, betrug 15,2
m/min.
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Ausführungsbeis#iel: Für die Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffrohrs
mit einem Durchmesser von 101,6 mm wurden die gleichen Werkstoffe und die gleiche
Vorrichtung wie im Kontrollbeispiel verwendet, zusätzlich jedoch auch das vorstehend
beschriebene und in Fig. 6 und 7 dargestellte Streichblatt. Die für das Streichblatt
verwendeten Drähte hatten eine Stärke von 0,9116 mm und waren in gleichmäßigen Abständen
von ca. 6,35 mm angeordnet. Das Epoxid harz wurde in einer Entfernung von ca. 267
mm von der Mittellinie des Dorns auf die Gutbahn aufgebracht und kam in einer Entfernung
von 254 mm von der Mittellinie des Dorns in Berührung mit dem Streichblatt. Die
Gutbahn konnte bei vollständiger Durchtränkung des Fasermaterials mit einer Geschwindigkeit
von 30,4 m/min auf den Dorn gewickelt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
des bevorzugten Verfahrens und der Vorrichtung zum Durchführen desselben beschränkt,
sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Abwandlungen derselben. So kann es
etwa bei manchen Kombinationen von Harzen und Fasermaterial vorteilhaft sein, das
Fasermaterial schon vor Erreichen des Streichblatts teilweise mit dem Harz zu durchtränken,
insbesondere wennes sich um ein Fasermaterial handelt, welches sich nur unter Sch.sierigkeiten
sättigen läßt.
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Das Streichblatt selbst kann ebenfalls abgewandelt we-rden.
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So können die erste und die zweite Fläche getrennt voneinander ausgeführt
sein, so daß also die Einrichtung zum Verteilen des Harzes und die Einrichtung zum
Einpressen eines Teils des Harzes in die Gutbahn voneinander unabhängig sind. In
diesem Falle muß das Harz in einer Schicht von gleichmäßiger Dicke verteilt werden,
damit es von der zweiten Fläche gleichmäßig über die gesamte Breite der
Gutbahn
in diese eingepreßt werden kann.
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Somit können sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der
Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver
Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, sowohl für sich als
auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.