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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von faserverstärkten Gegenständen
Anwendungsgebiet der Erftndung Die erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Herstellung von faserverstärkten Gegenständen aus vsrnetzbaren, insbesondere
polymerisieArbaren, polykondensierbaren oder durch Polyaddition vernetzbaren Kunststoffen
als hatrixwerkstoff oder Bindemittel, insbesondere aus Harzen mit einer oder mehreren
Doppelbindungent, vorzugsweise aus ungesättigten Harzen wie Polyester; Polyurethan,
Acrylharz oder auch .-poxidharz oder dergleichen, die Verstärkungsfasern und/ oder
Füllstoffe und/ oder Farbstoffe und/ oder Härter und/ oder Beschleuniger und/ oder
Sensibilisatoren enthalten urid die nac;i dem Wickel-, Schleuder- oder Ziehverfahren
diskontinuierlich oder kontinuierlich0 vorzugsweise in vertikaler Richtung zu einem
Verarbeitungszentrum transportiert und auf aiesem ziege und/ odar dort zum innigen
Verbund gebracht und dabei und/ oder danach vorzugsweise zu Profilen, vio z.B. zu
Hohl-, Voll-oder Flachprofilen verfestigt werden, insbesondere für Geräte für den
Hochleistungssport, wie z.B. Skistöcke, Rennpandelw schäfte, Skulls, Masten Bootsriemen,
Ski und dergleichen, oder die Elektrotechnik und Elektronik, den Maschinenbau oder
dergleichen.
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Charakteristi der bekannten technischen Lösungen Es sind diskontinuierlich
oder kontinuierlich arbeitende Horizontal- und Vertikalwickel-, -schleuder- und
Ziehverfahren und einrichtungen bekannt, mit denen faserverstärkte Gegenstände aus
Matrixwerkstoffen und Fasern der unterschiedlichen Arten hergestellt werden.
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hierbei werden die Fasern oder die Fasernstränge, Faserbänder oder
dergleichen von entsprechenden Vorratsbehältnissen abgezogen, über Tränkvorrichtungen
und von dort bis zum Verarbeitungszentrum transportiert und auf dieeem Wege und/
oder dort zum innigen Verbund gebracht und dabei und/ oder danach vorzugsweise.
zu Profilen, wie z.B. zu Hohl~, Voll- oder Flachprofilen oder ohren verformt und
danach verfestigt.
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Als Verstärkungsfasern werden alle bekannten Fasern oder Fäden, auch
in Strang- oder Band form, als Gewebe oder dergleichen, beispielweise aus Glas,
Metall, Bor, Kohlenstoff, Aramid, Polyamid, Asbest oder dergleichen, auch in Kombination,
verwendet. Dics3 Fasern0 Fäden, Stränge oder dergleichen werden von den genannten
VorratsbehSltnl8sen abgezogen, danach mit dem Matrixwerkstoff, vorzugsweiselOber
Rollen- und/ oder Schwingungs- und/ oder lnjtektionstränkvorrichtungen in Kontakt
gebracht, gegebenenfalls danach über aus mehreren Bolzen oder Rollen bestehende
Nachwalkvorrichtungen zur Verbesserung des Tränk- und Benetzungsvorganges geführt
und somit getränkt und benetzt und dabei und/ oder danach umgelenkt und/ oder zusammengeführt.
Gegebenenfalls wird dabei oder anschließend üb8rschüssiger Matrixwerkstoff entfernt
und der erforderliche Gegenstand oder das Profil über tiehfprmen oder -düsen geformt.
Die Formung des Gegenstandes kann auch durch Aufbringung der getränkten und benetten
Verstärkungsmaterialien auf Wickelkerne oder in Schleuderformen erfolgen. Zur Erhöhung
derEFestiglceit.werden die Verstärkungematerialien in verschiedenen Winkeln, z.B.
radial und/ oder axial und/ oder ge<reuzt' auf die Oberflächen der genannten'
Kerne oder in die Formen gebracht.
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s ist weiterhin bekannt, für die Herstellung von genannten Gegenständen
unterschiedliche Fasern oder Fasernarten, sogenannte
kischlaminate
zu verwenden und in verschiedenen Winlreln auf die genannten Oberflächen aufzubringen.
Danach wird verfestigt.
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Dies geschieht durch Zusatz von Härter und Beschleuniger zum Matrixwerkstoff
(Kalthärtung), durch Zuführung von '¢4;ärme (heiß härtung) oder durch Zusatz von
Sensibilisatoren zum Matrixwerkstoff mit anschließender Bestrahlung des geformten
Gegenstandes bzw. des Profils durch elektromagnetische ellen im genannten Wellenbereich,
d.h, im Lichtwellenbereich und hier insbesondere im UV- oder IR-Bereich.
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Die Verwendung von Miechlaminaten hat sich zur Erhöhung der Festigkeit
als vorteilhäft erwiesen.
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Sollen nach vorgenannten Verfahren und mit den genannten Einrichtungen,
insbesondere mit'herkömmlichen Fadenführungs- und Tränksystemen oberflächenempfindliche
Fasern, insbesondere Kohlenstoffasern, allein oder als Mischlaminat verarbeitet
werden ist das nur mit hohen Faserschädigungen oder überhaupt nicht möglich. Diese
Faserschädigunge,n treten bereits beim Transport über Rollen oder Umlenkrollen oder
deip direkten Kontakt mit Oberflächen von Bolzen oder Rollen von nach walkvorrichtungen,
Zieh formen, 'wickelkernen oder derglieichen auf und können bis zur Zerstörung der
Einzel- oder Flementarfasern führen, die dann Ausgangsbasis für das Versagen des
gesamten Gegenstandes sein kann.
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Eine Verarbeitung dieser an sich teuren, jedoch gegenüber allen anderen
Fasern um Zehnerpotenzen höhere Festigkeit und Temperaturstabilität aufweisenden
Kohlenstoffasern ist aus vorgenannten Gründen weder sinnvoll noch effektiv und deshalb
technisch und ökonomisch nicht vertretbar.
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Hinzu kommt, daß durch die genannte Schädigung der fertige Gegenstand
höchstens gleiche, jedoch meist niedrigere Festigkeitawerte aufweist, als wenn anstelle
der genannten teuren Kohlenstoffasern die billigen Glasfasern verwendet werden.
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Vorgenannte Aussagen gelten unabhängig davon, ob die Gegenstände nur
aus oder mit Kohlenstoffasern hergestellt werden, wobei bei Mischlaminaten unter
Verwendung von Kohlenstofffasern die andere Faserart oder andere Fasernarten zusätzlich
oberflächenschädigend
auf dieKohlenetoffaser wirkt bzw.
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wirken. Aus diesem Grunde ist die Verarbeitung von Mischlaminaten
mit Kohlenstoffasern nach den vorgenannten Verfahren und mit den) genannten Einrichtungen
völlig uneffektiv und abzulehnen.
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Hin-zu kommt noch ein weiterer Nachteil, weil bei der Verarbeitung
von vorgenannten anderen Fasern, insbesondere von Glas- oder Polyamidfasern mit
den beschriebenen Einrichtungen, insbesondere mit Zieh- oder Wickeleinrichtungen
Schlichtenester entstehen, die sich bei Miechlaminaten aus beiden Faserarten (1<oilenstoffasern
und die anderen Fasern) nochmals faserschädigend auf die Kohlenstoffasern auswirken.
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Zu diesen Nachteilen kommt noch bei der Zuführung der Fasern, Stränge
odor dergleichen unter verschiedenen Zuführungssinkein ein weiterer Nachteil hinzu.
dieser besteht darin, daß zur rzeugung der verschiedenen ZufGhrungs- oder Wickelinei
die Fasern zusätzlichen Umlenkungen und damit Faserschädigungen und unterschiedlichen
Zugspannungen ausgesetzt werden, die im Laminat, insbesondere im Mischlaminat unterschiedliche
Spannungen erzeugen, wodurch die Qualität der Benetzung herabgesetzt wird, in das
Laminat zoeätzliche Blasen eingearbeitet werden, die Festigkeitswerte abfallen und
bei Belastung Delaminierungserscheinungen auftreten, die ebenfalls zur Zcrstörung
der Gegenstände führen können.
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Ziel der Erfindung Des Ziel und die Aufgabe der ErFindung bestehen
darin, die Nachteile der vorgenannten VerTahren und Einrichtungen zu beseitigen
und ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, daß bzw. die nicht nur bei der
Herstellung von Gegenständen aus reinen oberflbchenempfindllchen Fasern, sondern
insbesondere Qei der Herstellung von Gegenständen aus Mischlaminaten mit vorgenannten
oberflächenempfindlichen Fasern, insbesondere Kohlenstof fasern, die hohen F8stigkeitswerte
der Kohlenstoffasern auf den erzeugten Gegenstand übertragen, sondern die auch bei
Mischlaminaten neben den hohen Festigkeitswerten der Kohlenstoffasern zusätzlich
die günstigen Eigenschalten der bisherigen Mischlaminate aufweisen, d.h.
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also, nicht nur eine Addition von positiven Kennwerten,
sondern
eine Flultiplikatiõn'dle6ersWerte zum-tortcil der Eigenschaften der Gegenstäpde
aufweisen.
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Eine weitere Aufgabe der E findung besteht darin, die Qualität der
Benetzung zu erhöhren und Blasen bei der Tränkung und 3enetzung, insbesondere an
der Grenzfläche Matrixwerkstoff/ Verstärkungsfaser zu vermeiden, dadurch einen besseren
Verbund zu erzeugen und die Reibung insbesondere zwischen den oberflächenempfindlichen
Fasern bzw. ihren Oberflächen und den Oberflächen der genannten Rollen und/ oder
Bolzen insbesonderte bei der Umschlingung wesentlich herabzusetzen.
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Auch soll erreicht werden, daß durch möglichst geringe Veränderung
herkömmlicher Einrichtungen vorgenannte Effekte erzielt werden1 wodurch bei gleicher
Festigkeit nicht nur bis zu etwa 50 % Material (Matrixwerkstoff und Verstärkungsmaterialien)
eingespart werden, sondern es können in wesentlich kürzeren Zeiten Gegenstände mit
bisher nicht erreichdarin technischen Eigenschaften (z.B. hoher Knick- bzw.
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Querfestigkeit und Biegesteifigkeit, Druck- oder/ und Zugbelastung
(Wechsellat), höherer Temperaturbeständigkeit wesentlich höherem Elastizitätsmodul,
extrem geringem Getiicht und WanddickenNbei Hohlprofilen und dergleichen mehr) hergestellt
werden.
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Von Vorteil ist auch, daß durch das neue Verfahren, wie biser mit
keinem anderen Verfahren, Voll- und Hohlprofil aus Glasfasern und aus Miechlaminaten
auf ein und derselben Anlage hergestellt werden können und daß neue Anwendungsge
biete für Gegenstände aus den genannten Werkstoffkombinationen erschlossen werden,
beispielsweise auf dem Gebiet des Hochleistungssportes, der Steuer- und Regelungstechnik,
dem Fiaschinenbau, der Elektrotechnik und Elektronik, in der Flugzeugindustrie und
der Raumfahrt, wo sehr hohe physikalische (mechanische und thermische) oder auch
chemische EiRgenschaften und dergleichen mehr erforderlich sind.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Dic vorgenannte Aufgabe wird bei
dem Verfahren erfindungegemäß dadurch gelöst, daß oberflächenempfindliche Verstärkungsfasern,
insbesondere Kohlenstoffasern, zur Tränkung und Benetzung, zur Zugspannungsreglung
und Reibungsverminderung
und dergleichen zuerst berührungsfrei
durch Luft- bzw. Gasimpulse in mechanische Schwingungen versetzt werden und danach
über solche Rollon von Tränkvorrichtungen und/ oder vorzugsweise drehbar angeordnete
Bolzen von Nachwelkvorrichtungen transportiert werden, die im Durchmesser größer,
vorzugsweise mehrfach größer gestaltet sind1 als die ebenfalls zur benetzung, Zugspannungsreglung,
Reibungsverminderung und dergleichen dienenden Rollen und/ oder Bolzen der Tränk-
und/ oder Nachwalkvorrichtungen für mindestens eine andere Fasernart, beispielsweise
für Glasfasern, daß dabei die Umschlingung für die oberflächenempfindlichon Fasern
unter einem Winkel durchgeführt wird, der vorzugsweise kleiner als der für die andere
Faserart ist, insbesondere kleiner als 90 Grad, und vorzugsweise zwischen 45 Grad
und Null Grad (Tangente) liegt, daß danach die getränkten und benetzten Fasern oder
dergleichen zur Vorprpfilierung, Richtungsänderung und zum Abquetschen des überschüssigen
Matrixwerkstoffes durch vorzugsweise dehnbar oder federnd gestaltete, insbesondere
profilierte Abquetsch- und/ oder Fuhrungswalzen oder -dOsen laufen und anschEießend
mindestens eine Faserart einerseits in mindestens einer, vorzugsweise in zwei- oder
mehreren, auch gekreüzten Richtungen und andererseits mindestens eine andere Faserart
ebenfalls in mindestens einer, vorzugsweise in zwei oder'mehreren, auch gekreuzten
Riciltungen, jedoch mit zur ersten Faserart abweichenden winkeln zum VerarbeitungszentruS
für den zu erzeugenden Gegenstand und/ oder entlang dieses und/ oder um dieses ein-oder
mehrfach bzw. schichten- oder lagenweise oder strangförmig transportiert und auf
diese Weise mindestens einen drei-, vorzugsweise einen vierdimensionalen Faser/Metrix~Geflechtverbund
erzeugen, vorzugsweise unter gleichz'eitiger diskontinuierlicher, insbesondere kontinuierlicher
mrwOrmung durch, Erwärmungsvorrichtungen und/ oder Bestrahlung durch Bestrahlungsvorrichtungen
mittels geeigneter elektromagnetischer Wellen, insbesondere im Lichtwsllenbereich
und hier beispielsweise im kurz- und langwelligen UY-Bereich.
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Die genannte Aufgabe wird bei der Einrsichtung erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Durchmesser der Rollen und/ oder Bolzen der Rollentränk- und/ oder
Naehwalkvorrichtungen für die oberflächenempfindlichen Fasern mindestens 50 mm und
der Durchmesser für mindestens eine andere Faserart kleiner als 50 mm,
insbesondere
nur ein Teil davon beträgt, daß der Umschlingungswinlcel an den Rollen und/ oder
Bolzen für die oberflächenempfindlichen Fasern vorzugsweise kleiner als der für
die andere Faserart ist, insbesondere kleiner als 90 Grad und vorzugsweise zwischen
45 Grad und Null Grad (Tangente) liegt, daß der Zuführungewintcel für die Zuführung
der Fasern zum Verarbeitungszentrum für die eine Faserart zwischen 2 und L5; vorzugsweise
3 und 7 Grad liegt, daß der Zuführungewinkel zum Verarbeitungszentrum für die andere
Faserart von der ersten Faserart abweicht und zwischen Null und 2 Grad oder 15 bis
90 Grad, vorzugsweise tull oder 90 Grad betrugt, daß zwischen den Vorratsbehältnissen
und den Trlnkvorriehtungen mehrere insbesondere in der Anzahl den Vorratsbeheltnissen
angepaßte mechanische und/ oder pneumatische Schwinger für Verstärungsmaterialien
angeordnet sind und daß in der Nähe des Verarbeitungs-Zentrums mindestens je eine,
insbesondere den unterschiedlichen Faserarten und/ oder Zuführungseinrichtungen
zugeordsicte Erwärmungs- und/ oder Bestrahlungsvorrichtung für die Emission von
Wärme und/ oder elektromagnetischen ellen geeigneter Wellenlänge und Dosisleistung
angeordnet ist.
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Die Funktion der Einrichtung für die Herstellung von Vollpro filen
ist folgende: Die gleichzeitige und/ oder nacheinander von Vorratsbehältnissen abgezogenen
Faserverstärkungsmaterialien werden mit Fletrixwerkstoffen oder Blndemittel getränkt
und über Umlenkrollen und/ oder Abquetsch und/ oder Führungswalzen und/ oder -düsen
in der jeweils erforderlichen Richtung, beispielsweise senkrecht, transportiert
und auf diesem Wege profiliert und danach gehärtet. Je nach Erfordernis werden nun
auf dieses senkrechte Fasern pder Faserstränge oder Verstärkungsmaterialien cnthaltene
Profil nacheinander beispielsweise radial und/ oder ein- oder beidseitig schräg
(diagonal) mehrere genannte mit Matrixwerkstoff getränkte und benetzte Fasern oder
Fasernstränge oder dersleichen Verstärkungsmaterialien aufgevlickelt. nach dem Aufbringen
je einer vorgenannten Wicklung wird profiliert und gehärtet, Nach dem Aufbringen
der letzten Wicklung wird der zu erzeugende Gegenstand vorzugsweise durch
eine
transparente Folie bandagiert, danach vorzugsweise mit einem Glättungsschwinger
ober flächengsglättet anschließend ausgchärtet und bei kontinuierlichem Prozeß wird
das erzeugte Profil jeweils stif die erforderliche Länge geschnitten.
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Die Funktion der Einrichtung für die Herstellung von Hohlprofilen
ist die gleiche wie die für diö Herstellung von Vollprofilen, jedoch mit dem Unterschied
daß hierfür mit Trennmitteln überzogene Dorne oder Wickelkerne zur Erzeugung des
Hohiraumes im Profil vorzugsweise nacheinander in das Verarbeitungezentrum der durch
die Führungswålzen und/ oder -düsen und/ oder Profilierungsvorrichtungen transportierten
Fasern oder Faserstränge oder dergleichen gebracht werden. Auf diese Weise legen
sich die Fasern und/ oder Strenge und dergleichen an die Dorne oder Kerne an. Danach
wird entweder gehärtet oder es werden weitere Schichten oder Lagen auf die erste
Schicht oder Lage aufgebracht mit jeweils nachfolgender Härtung und dergleichen.
Zuletzt wird vor dem Trennen des Profils der jeweils ge Dorn oder Wickelkern entfernt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht zusammengefaßt darin, daß nicht
nur oberflächenempfindliche Fasern, insbesondere Kehlenstoffasern, als Verstärkungsmaterlelien,
sondern auch Mischlaminate mit oberflächenempfindlichen Fasern schädigungafrei verarbeitet
werden und die vorgenannten Eigenschaften dieser Fasern und der Mischlaminate mit
diesen Fasern optimal genutzt worden können, was bisher nicht möglich wer. Außerdem
werden durch die Erfindung neue Anweddungsgebiete für diese Fasern und Mischlaminate
erschlossen, die Herstellungszeiten bei gleichzeitiger hoher Materialeinsparung
erheblich herabgesetzt und das erzeugte Produkt bzw. der genannte Gegenstand kann
trotz der sehr teuren Koh&*nstoffasern wesentlich verbilligt werden.
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Diese Vorteile sind ausschlaggebend für eine breite Anwendung der
genannten Fasern und t'Iischlaminate für hochbeanspruchte konstruktionen, z.B. für
Skistöcke, Stabhochsprungstäbe, Rotorblätter für Hubschrauber, Turbinenschaufeln
und sogar in der Raketcntechni'<.
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Ausführungsbeispiel # Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
sovio einer Zeichnung näher erläutert werden.
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Dic Figur zeigt eine senkrecht angeordnete kombinierte Zieh-und oder
Wickelanlage tm Prinzip zur diskontinuierlichen und kontinuierlichen Herstellung
von ein- und/ oder mehrachsigon faserverstärkten Gegenständen, insbesondere Vollprofilen,
vorzugsweise für die Verarbeitung von ober flächenempfindlichen Fasern, insbesondere
von Kohlenstoffasern, und auch von ilischlaminaten aus vorgenannten Fasern mit mindestens
einer anderen Faserart, beispielsweise glasfasern oder aromatischen Polyamid fasern.
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Gemäß Figur besteht die erfindunsgemäße Einrichtung aus einem feststehenden
Gestell 6 und drei weiteren, um ein Verarbeitunyszentrum 10 senkrecht untereinander
angeordneten drehbaren Gestellen 20 a, 20 b und 20 c.
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In den Gestellen 6, 20 a, 20 b und 20 c befinden sich im Oberteil
eine Anzahl Vorratsbehältnisse 7 ( bei 20 a, 20 b und 20 c in der Figur nicht dargestellt)
für das Verstärkungsmaterial 1, 2a, 2b und 2 c; einem Mittelteil mit den einzelnen
Vorratsbehältnissen 7 zugeordnete und auf das Verstärkungsmaterial 1, 2a, 2 b und
2 c direkt oder indirekt wirkende und mecilanische Schwingungen übertragende mechanische
oder pneumatische Schinger oder Vibratoren 8 und einem Unterteil mit mindestens
einer, vorzugsweise kreieringförmigen oder mit mehreren wannenförmigen Tränkvorrichtungen
4, 4a, 4 b und 4 c.
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Den oberflächenempfindlichen Fasern, insbesondere den Kphlenstoffasern
t sind zur berührungsfreien Schwingungsübertragung mehrere pneumatische Schwinger
oder Vibratoren 8 mit Luft- oder Gasanschlüssen 9 und den anderen Faserarten 2 a,
2b, 2 c sind entweder ebenfalls pneuxatische oder an die Verstärkungsmateri alien
direkt angekuppelte mechanische Schwinger 8 zugeordnet.
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Die pneumatischen Schwinger 8 werden durch intermittierende Blas-
und/ oder Saugluft- oder Gasströme gespeist, die auf die Kohlenstoffasern 1 gerichtet
sind und diese in mechanische Schwingungenj vortugswise in Kammern, versetzen.
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Die direkt an die Fasern der anderen Faserarten 2 a, 2 b und 2 c angekuppelten
mechanischen Schwinger bestehen entweder aus virbrierenden Rollen oder Rollenpaaren
oder Rüttlern, über die oder zwischen denen die Fasern transportiert und dabei in
mechanische Schwingungen versetzt werden, wodurch eine Zugspannuncsreglung, eine
vollständige blasenfreie Tränkung und Benetzung der Verstärkungsfasern und eine
Reibungsverminderung zwischen den genannten Rollen bzw den Rollen 3, 3 a, 3 b und
3 c und den bereits mit Matrixwerkstoff 11 benetzten Fasern 1, 2 a, 2 b und 2 c
durchgeführt wirdi Die Rollen 3, 3 a, 3 b und 3 e sind in Bügeln gelagert, mechanisch
miteinander verbunden und ebenfalls, beispielsweise über Traversen mit dem zugehörigen
Gestell 6, 20 a, 20 b oder 20 c verbunden.
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Die in Transportrichtung der Fasern 1. 2 a, 2 b und 2 c in der jovieiligen
Tränkvorrichtung 4 , 4 an; 4 b und 4 c angeordnete crste Rolle 30 3 a, 3 b und 3
c kann als Vibrator ausgebildet sein wodurch der Benetzungsvorgang unterstützt wird.
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Die Tränkvorrichtungen 4, 4 a, 4 b und 4 c werden kontinuier,-lich
oder diskontinuierlich mit Matrixwerkstoff oder Bindemittel 11 gefüllt.
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An den Tränkvorrichtungen 4, 4 a, 4 b und 4 c sind in der kähe des
Vorarbeitungszentrums vorzugsweise über Gelenke schwenkbare und federnd gestaltete,
insbesondere profilierte Abquatsch und/ oder Führungswalzen oder - düsen 5 angebracht-,
über die oder zwischen denen die Verstärkungsfasern 1 und/ oder 2 a, 2 b und 2 c
zum Verarbeitungezentrum 10 transportiert werden.
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Weiterhin sind den TrFnkvorrichtungen 4, 4 a, 4 b und 4 c in Transportrichtung
und zum Verarbeitungazentrum hin und von diesem*eg bewegbare Profilierungsvorrichtungen
12 und Ervßärmungs- und/ oder Bestrahlungsvorric,h tungen 13 nachgeordnet.
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Die Profilierungsvorrichtungen 12 sind in der Figur als profilierte
Rollen für die Herstellung eines kreisförmigen Profils ausgebildet, sie können jedoch
auch anders profiliert sein, je nach Erfordernis für das zu erzeugende Profil.
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Die Ertrmungsvorrichtung?b 1 können herkömmliche Heizvorrichtungen
sein und die Bestralllungsvorriciltungen 13 sind insbesondere Strahler, die elektromagnetische
lXellen, vorzugsweise im Lichtwellenbereich und insbesondere im kurz-oder langwelligen
UV-Bereich aussenden. Im Falle der Verwendung von Rolzvorrichtungen eollte das Bindemittel
11 Härter oder Beschleuniger enthalten.
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Wird mit elektromagnetischen Wellen im Lichtwellenbereich gearbeitet,
muß das Bindemittel 11 Sensibilisatoren enthalten.
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Da Kohlenstoffasern 1 und auch andere Faserarten nicht oder nur zum
Teil durch elektromagnetische Wellen im genannten Bereich durchstrahlbar sind, wird
eine Kombination von Heizvorrichtungen und Strahlern anzuordnen sein.
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Zwischen der Tränkvorrichtung 4c und der untersten oder in Transportrichtung
letzten Erwärmunge- und/ oder Bestrahlungsvorrichtung 13 ist eine Folienbandagiervorricntung
mit Vorratsspulen 14 zum zweiseitigen Zuführen des Bandagierfolienbandes 15 angeordnet,
die ebenfalls in einem drehbaren, in der Figur nicht dargestellten Gestell gelagert
ist. Dieser FolicnbandagGervorrichtung 14 ist ein aus mehreren Teilen bestehender
Glättungsschwinger 16 nachgeordnet, der der Oberfläche des zu erzeugenden Profils
angepaßt ist und der dieses ganz oder überlappend umschließt und/ oder essen Teile
im Falle der Oberlappung senkrecht zueinander versetzt angoord net sind.
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Selbstvcrständlich können die Schwingerteile auch als selbstoodige
Schwinger 16 aufgebaut sein. Dieser Schwinger 16 schwingt vorzugsweise mit einer
Frequenz über 16 klHz, vorzugsweise im Ultrascnallbereich mit geringer Amplitude,
wodurch eine hohe Oberflächengüte und Dichte (Feinschicht) erzielt wird. Der untcrsten
oder letzten Erwärmung und/ oder Bestrahlungsvor richtung 13 sind vorzugsweise eine
in der Abzugsgeschwindigkeit rogelbare Kettenabzugsvorrichtung 17 und eine Trennvorrichtung
18 zum Abtrennen der kontinuierlich erzeugten Profile bzw. faserverstärkten profilierten
Gegenstände 19 nachgeordnet, die ebenfalls in, in der Figur nicht dargestellten
Gestellen befestigt sind.
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Zur Herstellung eines faserverstärkten Gegenstandes 19 in Form eines
Vollprofils werden die entsprechenden Vcrstärkungsfasern 1, 2a, 2b und 2 c von den
Vorratsbehältnissen 7 abgezogen, zwischen oder über die pneumatischen und/ oder
mechanischen Schwinger oder Vibratoren 8 und danach in die jeweilige Tränkvorrichtung
4, 4 a, 4 b und 4 c transportiert, über die entsprachenden Rollen oder Bolzen 3,
3 a, 3 b und 3 c, die walzen oder -düsen 5 und durch die Profilierungsvorrichtungen
12 ( die auch als elastische Düsen aufgebaut sein können) geführt und dabei profiliert
und danach durch die jeweils zugeordnetc Erwärmungs- und/ oder Bestrahlungsvorrich
tung 13 gehärtet.
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Den kontinuierlichen Transport übernimmt die Kettenabzugevor richtung
17, die auch für die Transport- oder Herstellungsgeschwindigkeit verantwortlich
ist.
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Während der Herstellung steht die Trinkvorrichtung 4 still.
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Die Tränkvorrichtung 4 a führt zum Beispiel Glasfasern senkreicht
zur Transportvorrichtung zu uns wird dabei rechts um das Verarbeitungszentrum 10
gedreht.
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Die Tränkvorrichtung 4 b führt z.B. Fromatische Polyamidfasern linksschräg
zu und wird dabei llnks um das Verarbeitungszentrum 10 gedreht.
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Die Tränkvorrichtung 4 c führt z.B. iedem-Glasfasern oder Borfasern
oder eine andere Faserart ? a«, 2 b oder 2 c rechtsschräg zu und wird dabei rechts,u
das Verarbeitungazentrum 10 gedreht.
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Welche Faserart 1, 2 a, 2 b und 2 c in welcher Richtung und Reihenfolge
zum oder entlang des oder im Verarbeitungszentrum zugeführt wird, hängt von den
Eigenschaften des zu erzeugenden Gegenstandes 19 ab und ist diesen Eigenschaften
jeweils anzupassen.
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Selbstverständlich können auch Gegenstände nur aus einer Faserart
1 oder aus der Faserart 1 und 2 c oder dergleichen herestellt werden. Auch andere
Kombinstionen sind möglich.
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Weiterhin können die Fasern 2 a such in einer zweiten Richtung gleichzeitig
(in der Figur gestrichelt gezeichnet) zugeführt werden.
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Auch können, falls erforderlicb,'wischen den Tränkvorrich- 1 tungen
4, 4 a, 4 b, 4 c und den Walzen oder Düsen 5 Nachwalkvorrichtungen angeordnet sein.
Ein erfordernis besteht bei Anwendung der Schwinger 8 oder der vibrierenden Rollen
, 3 a, 2 b und 3 c nicht.
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Sollen faserverstärkte Gegenstände 19 als Hohiprofil erzeugt werden,
sind nacheinander in das Verarbeitungszentrum 10 insbesondere zwischen die Fasern
1 und die Rollen 5 mit Trennmittel beschichtete Dorne oder VJickelkerne einzubringen,
die dann durch die gesamte Einrichtung transportiert und vor dem Trennen der hohiprofilierten
Gegenstände 19 nacheinander wieder entfernt bzw. herausgezogen werden. Auch diese
Dorne oder kerne müssen das zu erzeugende Profil aufweisen.
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Selbstverständlich sind die Ziehgeschwindigkeit und die Drehgesc)'0vindigkeiten
bzw. Drehzahlen der Trennvorrichtungen 2 a, 2 b und 2 c undder Folienbandagiervorrichtung
aufeinander abzustimmen und der entsprechenden Temperatur und/ oder Dosisleistung
der Strahlung anzupassen.
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Da mit der Zieh- oder Tra'nsportges,chwindigkeit oder Herstellung
die Zuführungs- oder Wickeiwinkel beeinflußt oder bestimmt werden, muß die Drehzahl
darauf abgestimmt sein und insbesonderc bei der Zuführung senkrecht zur Transportrichtung
am größten sein.
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Es hat sich herausgestellt, daß es von besonderem Vorteil ist, und
die günstigsten Eigenschaften der Gegenstände 19 erzielt werden, wenn die Rollen
3 für die oberflächenempfindlichen Fasern im Durchmesser wesentlich größer als die
Rollen 3 a, 3 b und 3 c für die andeV'en Fasern sind und wenn die Rollen 3 mindestens
50 mm betragen, und wenn gleichzeitig der Umschlingunsswinkel an den Rollen 3 für
die oberflächenempfindlichen Fasern kleiner als der für die andere Faserart ist
und daß dieser vorzugsweise zwischen 45 Grad und Null Grad liegt.
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Wenn dabei außerdem die Zuführungswinkel für die oberflächenempfindlichen
Fasern insbesondere zwischen 3 und 7 Grad und die Zuführungewinkel zum Verarbeitungszentrum
10 für die andere Faserart davon abweicht un;.vorzugsweise Null oder 90 Grad beträgt,
sind die vorgenannten bb'sonderen Eigenschaften des Gegenstandes 19 erzeugbar.
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Mit der. erfindungsgemäßen Einrichtung ist es also möglich, nicht
nur gezoyene oder gewickelte Voll- oder Hohlprofile herzustellen, sondern auch aus
Kohlenstoffasern und insbesondere aus Mischlaminaten mit Kohlenstoffesern0 wobei
die Art uno Weise der Herstellung dem jeweiligen Belastung fall des Gegenstandes
von vornherein anpaßbar ist.