DE3817800A1

DE3817800A1 - Verfahren und anlage zur herstellung einer faserverstaerkten bahn aus kunstharz, insbesondere von prepreg

Info

Publication number: DE3817800A1
Application number: DE3817800A
Authority: DE
Inventors: Kurt Olbrich
Original assignee: Stramax AG
Current assignee: Stramax AG
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1989-09-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Anlage gemäss Oberbegriff des Anspru ches 11.

Verfahren und Anlagen der eingangs genannten Art sind be kannt, so beispielsweise aus der DE-PS 27 29 219. Bei dieser Anlage wird eine Faserbahn auf eine Folie aufgebracht und unter einer Tränkvorrichtung durchgeführt, wobei die Kunst harzmasse in die Faserbahn eindringt und mittels einer Rakel ein erster Dickenabgleich der Harzfaserbahn erfolgt. Diese Harzfaserbahn wird auf einer Trommel aufliegend weiter geför dert und unter Zwischenlage einer weiteren Folienbahn mit einer Gelcoatschicht zusammengebracht, die auf eine weitere Folienbahn aufgerakelt worden ist und mittels einer weiteren Fördertrommel der ersten Fördertrommel und damit der Harzfa serbahn zugeführt wird. Die zusammenwirkenden Fördertrommeln dienen zusätzlich zum Austreiben von Luftblasen aus der Harz faserbahn und zum Kalibrieren der zusammengebrachten Bahnen. Bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist es nachtei lig, daß durch die verschiedenen Folienbahnen, die beidseits angeordnet sind, eine einwandfreies, faltenfreies Aufwickeln nicht möglich ist, da die äußere Folie gestreckt und die innere Folie gestaucht wird. Es ist somit auch nicht möglich, eine Harzfaserbahn mit mehrschichtigem Aufbau herzustellen. Weiter ist es nach diesem Verfahren und dieser Anlage nicht in jedem Falle möglich, Luftblasen aus der Harzfaserbahn aus zutreiben. Ferner wird durch die Walkarbeit der beim Kali brieren zusammenwirkenden Trommeln der Aufbau der Harzfaser bahn und das Harz-Faserverhältnis negativ beeinflußt und die Herstellung von Bahnen mit genauer Seitenbegrenzung verhin dert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst:

- bei dem eingangs genannten Verfahren durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruches 1;
und
- bei der eingangs genannten Anlage durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruches 11.

Dadurch, daß das Tränken der Faserbahn mit der Kunstharzmas se nicht durch Aufrakeln, sondern durch Tauchen der Faserbahn in die Kunstharzmasse im Tränkbad erfolgt und die so getränk te Faserbahn am Ausgang des Tränkbades ohne weitere Walkar beit auf die Dimension der Harzfaserbahn kalibiert wird, er reicht man einerseits, daß die Harzfaserbahn keine oder nur einen geringen Anteil an Luftblasen aufweist und eine einwand freie, genau definierte Struktur besitzt, die durch Walkarbei ten nicht mehr gestört wird. Es ergibt sich damit eine Harz faserbahn hoher Qualität und mit keinem oder nur geringem Luftanteil, welche als Prepreg beispielsweise in einem Preß verfahren mit relativ geringen Preßdrücken zu einem Endpro dukt hoher Qualität weiterverarbeitet werden kann, da bei einem solchen Prepreg keine Verdichtung sondern nur Verfor mung erfolgen muß. Durch das Ausbringen der Harzfaserbahn aus der Ausgangsöffnung des Tränkbades und die fehlende Walk arbeit kann die Harzfaserbahn mit genau definierten Seiten herstellt werden, wodurch Abfälle bei der Weiterverarbeitung weitgehend vermieden werden. Da die Harzfaserbahn auf nur eine Folie aufgebracht wird, können mehrere Lagen Harzfaser bahnen mit beliebiger Schichtdicke, beliebigem Faseraufbau und beliebigen Kunstharzmassen auf die erste Harzfaserbahn nacheinander luftblasenfrei aufgebracht werden, so daß sich fertige Bahnen mit beliebiger Schichtdicke und beliebigem Aufbau herstellen lassen. Dadurch ist es möglich Prepreg-Bah nen in der für die Weiterverarbeitung erforderlichen Schicht dicke und Aufbau herzustellen, so daß in ein Preßformwerk zeug nur ein Prepreg-Bahnzuschnitt eingebracht werden muß und nicht mehrere übereinander, wie dies bislang nötig war. Über einanderliegende Zuschnitte bedingen stets Lufteinschlüsse zwischen den Lagen und damit hohe Preßdrücke und lange Preß zyklen. Mit der vorliegenden Prepreg-Bahn sind hingegen we gen der fehlenden Lufteinschlüsse nur noch niedrige Preß drücke und kurze Preßzeiten erforderlich, da die Durchwär mung des Prepreg schneller und gleichmäßiger erfolgt. Da durch werden aber wiederum Spannungen und Überhitzungen ver mieden, die sonst bei der Weiterverarbeitung zu Ablösungen der Matrix, d.h. des Harzes von der Faseroberfläche führen könnten. Unterschiedliche Erwärmungen im Preßteil führen bei zu starker Erwärmung zu einer Überhärtung und bei zu gerin ger Erwärmung zu unzureichender Aushärtung und damit zu man gelhaften chemischen und physikalischen Eigenschaften solcher Produkte. Die neue Harzfaserbahn führt damit auch bei der Weiterverarbeitung zu hochwertigen Produkten, bei denen über dies nur ein Minimum an Nachbearbeitung durch Schleifen, Spachteln, Füllen, Lackieren und dergleichen erforderlich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den An sprüchen 2 bis 10 und der Anlage in den Ansprüchen 12 bis 33 beschrieben.

Die Qualität der Harzfaserbahn läßt sich durch die Merkmale des Anspruches 2 verbessern. Durch Anlegen eines Unterdruckes lassen sich Luftblasen insbesondere auch bei schwierig zu verarbeitenden Kunstharzmassen vermeiden, so daß insbesondere auch Harzfaserbahnen aus schwierig zu verarbeitenden Kunst harzmassen mindestens luftblasenarm herstellbar sind und dem entsprechend mit geringen Drücken weiterverarbeitet werden können.

Vorteilhaft ist eine Verfahrensweise nach Anspruch 3, wodurch einerseits eine gute Verarbeitung möglich ist und anderer seits keine Fasermaterialien verlorengehen.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung des Ver fahrens nach Anspruch 4, wobei eine mehrschichtige Harzfaser bahn hergestellt werden kann, die gleiche oder verschiedene Faserbahnen jedoch eine einheitliche Kunstharzmasse aufweist. Beim Verfahren nach Anspruch 5 ist es hingegen möglich, ver schiedene ein- oder mehrschichtige Harzfaserbahnen aus ver schiedenen Kunstharzmassen zu einer kombinierten Harzfaser bahn zusammenzubringen, wodurch sich besondere Vorteile er zielen lassen, wenn beispielsweise ein herzustellendes Pro dukt auf einer Seite andere Eigenschaften aufweisen soll als auf der anderen Seite.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung nach An spruch 6, da die Folie als Schutzschicht verwendet werden kann und mit dieser Schutzschicht der Harzfaserbahn gegebenen falls eine weitere Schicht zum Beispiel eine Gelcoatschicht aus einem eingefärbten, chemisch beständigen Werkstoff ver liehen werden kann. Durch die Verwendung nur einer Folienbahn lässt sich die Harzfaserbahn auch faltenfrei aufwickeln, so daß für die Weiterverarbeitung ein qualitativ hochwertiges Produkt zur Verfügung steht.

Besonders vorteilhaft ist auch ein Verfahren nach Anspruch 7, da sich somit das Verfahren optimal an die verschiedensten Verfahrensbedingungen anpassen läßt. Durch Anwendung von Unterdruck können noch etwaig verbliebene Luftblasen entfernt und/oder das Austreiben eines Lösungsmittels unterstützt wer den. Durch Heizen läßt sich ebenfalls das Trocknen und Ver festigen und damit auch die Reifezeit beschleunigen.

Ein besonders glattes und faltenfreies Aufbringen der Harz faserbahn auf einen Wickel kann durch ein Verfahren nach An spruch 8 unterstützt werden.

Vorteilhafter ist auch eine Verfahrensausgestaltung nach An spruch 9, wodurch die Harzfaserbahn z.B. mit einer zusätz lichen Folie für eine Dampfsperre, mit einem Vlies mit oder ohne Dekor u.s.w. versehen werden kann. Auch ist es möglich, gemäß Anspruch 10 die Harzfaserbahn mit zusätzlichen Schich ten zu versehen und sie somit weiteren Bedürfnissen anzupas sen.

Die Anlage kann eine Tränkvorrichtung für ein oder mehrere Faserbänder aufweisen, vorteilhaft ist jedoch auch eine Ausge staltung nach Anspruch 12, wonach sie mindestens eine weitere Tränkvorrichtung besitzt, so daß insbesondere mindestens eine weitere Faserbahn beispielsweise mit einer Kunstharz masse versehen werden kann, die von der Kunstharzmasse der ersten Tränkvorrichtung abweicht. Auch können mit einer sol chen zweiten Tränkvorrichtung Faserbahnen verarbeitet werden, deren Eigenschaften von jenen der Faserbahn der ersten Tränk vorrichtung abweichen.

Die Tränkvorrichtung kann so ausgestaltet sein, daß sie die Faserbahn im Durchlauf mit der Kunstharzmasse tränkt. Beson ders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 13, wodurch das Tränken der Faserbahn und das Austreiben von Luft blasen insbesondere auch bei schwierig zu verarbeitenden Kunstharzmassen verbessert wird. Dabei ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 14 von Vorteil, da dann durch den Unterdruck die Kunstharzmasse aus der Wanne in die Unterdruckkammer ein gesaugt werden kann und somit eine subtile Einstellung des Unterdrucks und der Füllung der Unterdruckkammer mit der Kunstharzmasse möglich ist. Die Ansprüche 15 bis 17 beschrei ben verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der Unterdruck kammer an der Einführseite der Faserbahn.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Anlage nach Anspruch 18 zum Herausführen der Faserbahn aus der Unterdruck kammer. Dabei kann die Tränkvorrichtung gemäß Anspruch 19 so ausgestaltet sein, daß in der Unterdruckkammer mehrere Faserbahnen zusammengeführt und durch eine gemeinsame Durch trittsöffnung herausgeführt sind. Besonders vorteilhaft ist jedoch auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 20, wobei mehre re Faserbahnen durch jeweils getrennte Durchtrittsöffnungen aus der Unterdruckkammer herausgeführt sind. Eine solche Aus gestaltung ist insbesondere für Faserbahnen geeignet, die schwieriger zu imprägnieren sind, so daß durch jede Durch trittsöffnung eine Dosierung der von der Faserbahn aufgenomme nen Kunstharzmasse möglich ist. Dementsprechend ist auch eine Ausgestaltung der Anlage nach Anspruch 21 von Vorteil. Eine solche Dosiervorrichtung kann gemäß Anspruch 22 eine ein stellbare Schlitzdüse aufweisen. Für schwieriger zu imprägnie rende Kunstharzmassen und Faserbahnen empfiehlt sich eine Ausgestaltung nach Anspruch 23 sowie die Weiterbildung nach Anspruch 24.

Für die Ausgestaltung der Tränkvorrichtung und insbesondere des Ausganges der Faserbahn aus der Tränkvorrichtung ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 25, da die Rückschlagklappe gleichzeitig auch als Verschluß bei Produktionsunterbruch dienen kann. Die Genauigkeit und Einhaltung der Schichtdicke läßt sich durch eine Weiterbildung nach Anspruch 26 verbes sern.

Die Anpassungsfähigkeit der Anlage an die Kunstharzmassen und/oder die zu erzielenden Eigenschaften der Harzfaserbahn läßt sich durch eine Ausgestaltung nach den Ansprüchen 27 und/oder 28 weiter verbessern.

Die Anlage kann in üblicher Weise gemäß Anspruch 29 und 30 ausgestaltet sein, wodurch eine Folienbahn vor der Tränkvor richtung auf die Fördervorrichtung aufbringbar ist, die über dies mit einer Gelcoatschicht versehen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Anlage nach Anspruch 31, da dann der Harzfaserbahn eine weitere Material bahn zugeordnet werden kann, was für die Weiterverarbeitung der Harzfaserbahn von Vorteil sein kann.

Die Andrückrolle gemäß Anspruch 32 unterstützt das satte und faltenfreie Aufwickeln der fertigen Bahn.

Die Anlage kann weiter nach Anspruch 33 fortgebildet sein, wodurch die Harzfaserbahn mit weiteren Schichten versehen werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung einer Harz faserbahn in Seitenansicht auf die Längs seite der Harzfaserbahn;

Fig. 2 eine erste Tränkvorrichtung für Faser bahnen, in vertikalem Querschnitt und in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine zweite Tränkvorrichtung für Faser bahnen, in vertikalem Querschnitt und in größerem Maßstab;

Fig. 4 die Tränkvorrichtung der Fig. 3 im Schnitt IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 eine weitere Dosiervorrichtung an der Un terdruckkammer im Vertikalschnitt und in größerem Maßstab; und

Fig. 6 eine weitere Dosiervorrichtung an der Un terdruckkammer in vertikalem Querschnitt und in größerem Maßstab.

Die Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung einer faserver stärkten Bahn aus Kunstharz, insbesondere von Prepreg, kurz Harzfaserbahn genannt. Die Anlage enthält eine als Trommel ausgebildete Fördervorrichtung 2, die in nicht näher darge stellter Weise gekühlt oder beheizt sein kann. Dieser Förder vorrichtung 2 ist zunächst eine Aufbringvorrichtung 4 zum Aufbringen einer Folienbahn 6, beispielsweise einer Schutz folie zugeordnet. Dann folgt eine weitere Aufbringvorrichtung 8 zum Aufbringen einer Gelcoatschicht 10 auf die Folienbahn 6. Diese Aufbringvorrichtung ist von ansich bekannter Art und enthält eine Rakel 12, welche die Gelcoatschicht 10 gleich mäßig auf die Folienbahn 6 verteilt. Es folgt eine erste Tränkvorrichtung 14, bei der über eine Zuführvorrichtung 16 zugeführte Faserbahnen 18 mit einer Kunstharzmasse 20 ge tränkt und auf die Fördervorrichtung 2, d.h. die auf der Fo lienbahn 6 vorhandene Gelcoatschicht 10 aufgebracht werden. Die so hergestellte Harzfaserbahn 22 durchläuft einen Unter drucktunnel 24, der über einen Stutzen 26 an eine Unterdruck quelle angeschlossen ist. In dem Unterdrucktunnel 24 werden etwaige, in der Harzfaserbahn 22 vorhandene Luftblasen ausge trieben. Es folgt weiter eine zweite Tränkvorrichtung 28, an der über eine zweite Zuführvorrichtung Faserbahnen 32 zuge führt und mittels einer Kunstharzmasse 34 getränkt werden. Die Kunstharzmasse 34 kann der Kunstharzmasse 20 der ersten Tränkvorrichtung 14 entsprechen oder von dieser verschieden sein. Ebenso können die Faserbahnen 32 den Faserbahnen 18 ent sprechen oder auch von diesen verschieden sein. Die so gebil dete Harzfaserbahn 36 wird auf die erste Harzfaserbahn 22 aufgebracht. Diese mehrschichtige Harzfaserbahn 22, 36 läuft wiederum durch einen Unterdrucktunnel 38 zum Austreiben etwai ger Luft oder anderer Gase in den Harzfaserbahnen, wobei der Unterdrucktunnel 38 wiederum über einen Stutzen 40 an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist. Der Unterdrucktunnel 38 geht in einen Heiztunnel 42 über, in dem regelbare Heizele mente 44 angeordnet sind. Eine im Unterdrucktunnel angeordne te Trennwand 46 dient zur Vermeidung eines Wärmerückstaus. An den Heiztunnel 42 schließt sich eine Aufbringvorrichtung 48 bekannter Art zum kontinuierlichen oder abschnittweisen Aufbringen einer Kunstharzschicht 50 an. Es folgt wiederum ein Tunnel 52 mit Heizelementen 54 und einem Stutzen 56 für einen Anschluß an eine Unterdruckquelle an. Die Anlage ist so aufgebaut und regelbar, daß am Ende der Förderstrecke die fertige Bahn 58 soweit getrocknet ist, daß sie an einer Auf wickelvorrichtung 60 zu einem Wickel 62 aufgewickelt werden kann. Eine Andrückrolle 64 unterstützt das glatte und falten freie Aufwickeln der Bahn auf den Wickel 62. Der Aufwickel vorrichtung 60 ist eine Zuführvorrichtung 66 für eine Materi albahn 68 zugeordnet, die mit der fertigen Bahn 58 aufge wickelt wird und somit zwischen den Wickellagen des Wickels 62 liegt.

Die Fig. 2 zeigt die erste Tränkvorrichtung 14 im Detail. Die Tränkvorrichtung enthält ein Tränkbad 70 mit einer Wanne 72, in der die Kunstharzmasse 20 angeordnet ist. Ferner ent hält die Tränkvorrichtung eine Unterdruckkammer 74, welche in die Kunstharzmasse 20 der Wanne 42 eintaucht und über eine Öffnung 76 mit dieser in Verbindung steht. Die Unterdruck kammer 74 ist über einen Stutzen 78 mit einer Unterdruckquel le, beispielsweise einer Saugpumpe verbunden. Durch den Unter druck wird die Kunstharzmasse 20 über die Öffnung 76 in die Unterdruckkammer 74 eingesaugt. Die von der Zuführvorrichtung 16 zugeführten Faserbahnen 18 gelangen über eine obere, mit tels einer Dichtung 80, abgeschlossene Öffnung 82 in die Unterdruckkammer. Die Dichtung 80 wird gebildet durch ein Paar Druckrollen 84, die mittels Dichtlippen 86 gegen die Öffnung 82 abgedichtet sind. Innerhalb der Unterdruckkammer sind Führungsrollen 88 vorhanden, um die Faserbahnen 18 auf Abstand zu halten. Die getränkten Faserbahnen werden inner halb des Tränkbades an einer Umlenkrolle 90 zusammengeführt und der Ausgangsöffnung 92 des Tränkbades zugeführt.

Dort ist eine Kalibriervorrichtung 94 angeordnet, um die Harz faserbahn auf die gewünschte Schichtdicke einzustellen. Hier zu ist zunächst ein verschwenkbarer, nach Art einer Rück schlagklappe ausgebildeter Kalibrierbalken 96 vorhanden, der mit einer Gehäusewand 98 einen Durchgangsspalt bildet. Ferner ist eine dem Kalibrierbalken 96 nachgeschaltete Rakel 100 vorhanden, um die Harzfaserbahn 22 auf die endgültige Dicke zu bringen. Überschüßige Kunstharzmasse wird in das Tränk bad zurückgeführt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Tränkvorrichtung 28, die im wesentlichen der Tränkvorrichtung 14 der Fig. 2 ent spricht, so daß gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen ver sehen sind. Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Tränkvorrichtungen besteht darin, daß die über die Zuführvor richtung 30 zugeführten Faserbahnen 32 voneinander getrennt in die Unterdruckkammer 102 eingebracht und herausgeführt werden. Hierzu weist eine Dichtung 104 an der oberen Öffnung 106 der Unterdruckkammer 102 Eintrittsschlitze 108 bildende Dichtlippen 110 auf. Eine untere Durchtrittsöffnung 112 der Unterdruckkammer 102 ist als Dosiervorrichtung 114 ausgebil det und enthält hierzu einstellbare Schlitzdüsen 116. Diese werden gebildet durch flexible Hohlleisten 118, in denen ver stellbare Exzenter 120 angeordnet sind, wodurch die Schlitz weite der Schlitzdüsen 116 einstellbar ist. Beim Durchtritt der getränkten Faserbahn kann dadurch zuviel aufgenommene Kunstharzmasse wieder ausgepreßt und abgestreift werden. Die getränkten Faserbahnen 32 werden an der Umlenkrolle 90 im Tränkbad 70 zusammengefaßt und der Kalibriervorrichtung 94 zugeführt, so daß auf der ersten Harzfaserbahn 22 eine genau definierte zweite Harzfaserbahn 36 gebildet wird.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausbildung einer Dosiervor richtung 121 an der Durchtrittsöffnung der Unterdruckkammer 102 in das Tränkbad 70. Hierzu wird die Faserbahn 32 durch zwei Dosierwalzen 122 geführt, welche ein Zuviel an Kunstharz masse 34 auspreßen. Den glattwandigen Dosierwalzen 122 sind ausgangsseitig Abstreiferbleche 124 zugeordnet, die derart käfigartig angeordnet sind, daß ihre unteren Ränder 126 ei nen Durchtrittsschlitz 128 für die getränkte Faserbahn 36 bilden. Die Abstreiferbleche 124 weisen im unteren Bereich Öffnungen 130 auf, um zwischen dem Inneren der Abstreifer bleche 124 und dem Tränkbad 70 eine Verbindung herzustellen. Die von den Abstreiferblechen 124 von der Oberfläche der Do sierwalzen 122 abgenommenen Faserteilchen werden durch die Abstreiferbleche 124 gegen den Durchtrittsschlitz 128 geführt und von der Faserbahn 32 wieder mitgenommen. Die Reinigung der Abstreiferbleche 124 erfolgt automatisch, weil beim Durch laufen der imprägnierten Faserbahn 32 im oberen Bereich zwi schen den Abstreiferblechen 124 und den Fasern ein Unterdruck entsteht, so daß die Kunstharzmasse durch die Öffnung 130 im unteren Bereich der Abstreiferbleche 124 nach innen strömt und somit alle Fasern von der Fläche der Abstreiferbleche wegspühlt und in Richtung der Faserbahn 32 lenkt.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Do siervorrichtung, die in der Unterdruckkammer 102 oder im Tränkbad 70 angeordnet sein kann. Hierzu sind zwei Leitbleche 134 an Aufhängegliedern 136 und Stützgliedern 138 so ange ordnet, daß sie in Laufrichtung der Faserbahn 32 konvergie ren. Die Leitbleche 134 enthalten eine Schlitzdüse 140 bilden de Lippen 142, durch die die getränkte Faserbahn 32 geführt wird. Die Lippen 142 der Schlitzdüse 140 können auf eine be stimmte Schlitzweite eingestellt sein oder veränderlich aus gebildet sein. Insbesondere bei dicken oder sehr flauschigen Faserbahnen 32 kann diese bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit miteingesaugte Luftblasen beim Eintreten der Faserbahn in die Kunstharzmasse 34 an den Lippen 142 der Schlitzdüse 140 abstreifen, so daß diese an den Leitblechen 134 schräg nach oben geführt werden und im Falle einer Unterdruckkammer dort aufplatzen.

Es sind noch zahlreiche weitere Modifikationen des Verfahrens und der Anlage möglich. Insbesondere kann die in Fig. 1 dar gestellte Anlage für einfachere und andere Verhältnisse we sentlich einfacher aufgebaut sein, und diverse Vorrichtungen nicht aufweisen. Im einfachsten Falle kann die Anlage ledig lich eine Aufbringvorrichtung 4 für die Folie und eine Tränk vorrichtung 14 oder 24 für eine oder mehrere Faserbahnen 18 bzw. 32 und lediglich eine Aufwickelvorrichtung 60 aufweisen. Die Anlage kann dementsprechend je nach Bedarf mit einem oder mehreren der übrigen Vorrichtungen bis zu der in Fig. 1 dar gestellten komplizierten Anlage ergänzt werden. Insbesondere kann die Anlage an den verschiedenen Vorrichtungen mit seit lichen Stützgliedern versehen sein, um seitlich genau begrenz te und in der Breite definierte Hazrfaserbahnen herzustellen.

Nach dem vorliegenden Verfahren und der entsprechenden Anlage lassen sich somit Bahnen aus faserverstärktem Kunststoff her stellen, die plan, faltenfrei, luftblasenfrei und in der Brei te genau definiert sind und beidseits eine geschlossene Ober fläche aufweisen. Ferner kann die Bahn mit geringen Dicken toleranzen und in beliebigen Dicken hergestellt werden. Es lassen sich nicht vernetzte, teilvernetzte und ganz ausgehär tete Bahnen herstellen.

Es können die verschiedensten Materialien zum Einsatz kommen.

Es können beispielsweise Folien auf Polyester-, Cellglas-, Polyäthylen-, Polypropylen-, Acetat-, Polyamid- und PVC-Basis zum Einsatz kommen, wobei diese wiederum mit und ohne Kaschie rung mit anderen Materialien oder in Kombination vorhergenann ter Materialien mit und ohne Dekor ausgerüstet sein können. Auch Alufolien mit und ohne Kaschierung sowie mit und ohne Perforation sind denkbar.

Die Faserbahnen können aus Fasern aus den verschiedensten Werkstoffen wie Glas, Polyester, Ton, Aramid, Kohle, Bohr, Sisal, Stahl, Polypropylen, Polyäthylen, Polyamid und ähn lichen Werkstoffen bestehen. Dabei können diese Faserbahnen als Vlies, Matte, Gewebe, Roving für sich alleine oder als komplexe Gebilde in Kombinationen vorliegen.

Auch die Kunstharzmasse kann sehr vielgestaltige Zusammen setzung aufweisen und beispielsweise auf der Basis von Poly ester, Epoxyd, Acryl, Phenol, Melamin, Polyurethan aufgebaut sein und die verschiedensten Zusätze enthalten, welche bei spielsweise die Viskosität, die Aushärtzeit, die Benetzbar keit usw beeinflußen.

Mit dem vorliegenden Verfahren und der Anlage zu dessen Durch führung ergeben sich eine ganze Reihe von Vorteilen, die so weit sie nicht bereits erwähnt sind noch darin gesehen werden:

So ist beispielsweise die Hydrolysebeständigkeit und die in terlaminare Scherfestigkeit von Produkten aus ausgehärtetem faserverstärktem Kunstharzmaterial nach dem vorliegenden Ver fahren um ein Vielfaches höher als bei bekannten Produkten.

Die Bahnen aus dem faserverstärkten Kunstharz können aufgrund der fehlenden Lufteinschlüße und ihres spezifischen Charak ters nur noch mit leichtem Druck verfromt werden, da sie nicht mehr verdichtet werden müssen. Somit können die Bahnen im Unterdrucktiefzieh-, Blas- oder im Unterdruckpreß- sowie im Schaumpreßverfahren verarbeitet werden.

Durch die vorliegende Art der Imprägnierung können auch sehr empfindliche Fasermaterialien mit hohen Durchlaufgeschwindig keiten ohne Schädigung der Faserbahn verarbeitet werden. Durch die Anordnung des beheizbaren und/oder unter Unterdruck stehenden Tunnels ist es weiter möglich, Kunstharzmassen mit flüchtigen als auch einpolymerisierbaren Lösungsmitteln zu verwenden. Ja es können auch Kunstharzmassen verwendet wer den, die einen wesentlich kleineren Lösungsmittelanteil ent halten als dies bisher möglich war. Die Kunstharzmassen kön nen deshalb sehr thixotrop eingestellt sein und trotzdem eine luftblasenfreie Imprägnierung und Zusammenführung verschie dener Harzfaserbahnen ermöglichen.

Dadurch, daß der Mantel der Trommel je nach Bedarf beheizbar als auch kühlbar ist, ergeben sich weitere Vorteile. Bei Be heizung der Trommel wird ein Entweichen von flüchtigen Lö sungsmitteln beschleunigt und bei Kunstharzmassen mit einpoly merisierbaren Lösungsmitteln kann die Reifezeit bis auf eine halbe Stunde verkürzt werden. Ohne Heizung und bei Kühlung der Trommel können Kunstharzmassen mit kurzer Reifezeit und niederen Aushärttemperaturen (ab 50°C) zum Einsatz kommen, was bisher ebenfalls nicht möglich war. Die Dosiervorrichtun gen ermöglichen es, Faserbahnen mit unterschiedlicher Dicke und Benetzungsgeschwindigkeit mit hohen Durchlaufgeschwindig keiten gleichmäßig luftblasenfrei im vorgegebenen Harz-Faser verhältnis zu Imprägnieren.

Mit dem vorliegenden Verfahren und der Anlage können Bahnen hergestellt werden, die ohne rotierende Zwischenlagerung di rekt weiterverarbeitet bzw. verpackt und gelagert werden kön nen.

Bezugszeichenliste

  2 Fördervorrichtung
  4 Aufbringvorrichtung für Folienbahn
  6 Folienbahn
  8 Aufbringvorrichtung für Gelcoatschicht
10 Gelcoatschicht
12 Rakel
14 1. Tränkvorrichtung
16 1. Zuführvorrichtung für Faserbahn
18 Faserbahn
20 Kunstharzmasse
22 Harzfaserbahn
24 Unterdrucktunnel
26 Stutzen
28 2. Tränkvorrichtung
30 2. Zuführvorrichtung für Faserbahn
32 Faserbahn
34 Kunstharzmasse
36 Harzfaserbahn
38 Unterdrucktunnel
40 Stutzen
42 Heiztunnel
44 regelbare Heizelemente
46 Trennwand
48 Aufbringvorrichtung für Kunstharzschicht
50 Kunstharzschicht
52 Tunnel
54 Heizelement
56 Stutzen
58 fertige Bahn
60 Aufwickelvorrichtung
62 Wickel
64 Andrückrolle
66 Zuführvorrichtung für Materialbahn
68 Materialbahn
70 Tränkbad
72 Wanne für 20
74 Unterdruckkammer
76 Öffnung
78 Stutzen
80 Dichtung
82 Öffnung
84 Druckrolle
86 Dichtlippe
88 Führungsrolle
90 Umlenkrolle
92 Ausgangsöffnung
94 Kalibriervorrichtung
96 Kalibrierbalken
98 Gehäusewand
100 Rakel
102 Unterdruckkammer
104 Dichtung
106 Öffnung
108 Eintrittsschlitz
110 Dichtlippe
112 Durchtrittsöffnung
114 Dosiervorrichtung
116 Schlitzdüse
118 Hohlleiste
120 Exzenter
121 Dosiervorrichtung
122 Dosierwalze
124 Abstreiferblech
126 unterer Rand von 124
128 Durchtrittsschlitz
130 Öffnung
132 Dosiervorrichtung
134 Leitblech
136 Aufhängeglied
138 Stützglied
140 Schlitzdüse
142 Lippe
144 Luftblase

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Bahn aus Kunstharz, insbesondere von Prepreg, wobei eine kon tinuierlich geförderte Faserbahn mit einer Kunstharzmasse durchtränkt und kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Faserbahn (18, 32) durch ein Tränkbad (70) der Kunstharzmasse (20, 34) führt und an einer Ausgangs öffnung (92) des Tränkbades (70) die getränkte Faserbahn (18, 32) ohne Walkarbeit zu einer Harzfaserbahn (22, 36) kalibriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Faserbahn (18, 32) wenigstens während eines Tei les des Durchlaufweges durch das Tränkbad (70) einem Un terdruck von beispielsweise 200 bis 700 Torr, vorzugswei se 400 bis 600 Torr aussetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Kalibrierens von der Faserbahn (32) abgelöste Fasern der Faserbahn (32) wieder zuführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß man in dem Tränkbad (70) mindestens zwei Faserbahnen (18, 32) mit der Kunstharzmasse (20, 34) tränkt und vor dem Kalibrieren zu einer mehrschichti gen getränkten Faserbahn zusammenbringt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß man auf die Harzfaserbahn (22) minde stens eine weitere analog der ersten Harzfaserbahn her gestellte Harzfaserbahn (36) aufbringt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß man die ein- oder mehrschichtige Harz faserbahn (22, 36) mit einer Folienbahn (6) zusammen bringt, die geegebenenfalls vorher mit einer Gelcoat- Schicht (10) versehen worden ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß man die ein- oder mehrschichtige Harz faserbahn (22, 36) während der Förderung auf einer Förder vorrichtung (2) vorzugsweise einer Trommel erwärmt und/ oder einem Unterdruck aussetzt bis sie soweit trocken und verfestigt ist, daß sie unmittelbar anschließend aufwickelbar ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß man die Harzfaserbahn (22, 36) unter Anwendung eines längs einer Mantellinie des Wickels (62) wirksamen Anpreßdrucks aufwickelt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß man beim Aufwickeln der Harzfaserbahn (22, 36) eine weitere Materialbahn (68) als Zwischenlage mitaufwickeln.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß man auf die Harzfaserbahn (22, 36) im nassen oder trockenen Zustand kontinuierlich oder ab schnittweise eine weitere Kunstharzschicht (50) aufbringt.

11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Zuführvorrichtung (16, 30) für eine Faserbahn (18, 32), mit einer Tränkvorrichtung (14, 28) zum Tränken der Faserbahn (18, 32) mit einer Kunstharzmasse (20, 34), mit einer Kalibriervorrichtung (94) für die getränkte Faserbahn und mit einer Fördervor richtung (2) für Harzfaserbahn (22, 36), dadurch gekenn zeichnet, daß die Tränkvorrichtung (14, 28) ein Tränkbad (70) aufweist, welches die Kunstharzmasse (20, 34) ent hält und durch die mindestens eine Faserbahn (18, 32) führbar ist, wobei an einer Ausgangsöffnung (92) des Tränkbades (70) eine Kalibriervorrichtung (94) angeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine weitere Zuführvorrichtung (30) für mindestens eine weitere Faserbahn (32) aufweist, der eine Tränkvorrichtung (28) mit einem Tränkbad (70) für den Durchlauf der mit einer Kunstharzmasse (34) zu tränkenden Faserbahn und eine Kalibriervorrichtung (94) zugeordnet sind.

13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkbad (70) eine teilweise mit der Kunstharz masse (20, 34) gefüllte Unterdruckkammer (74, 102) ent hält, durch die die Faserbahn (18, 32) führbar ist, wobei oberhalb der Kunstharzmasse (20, 34) an der Unterdruck kammer (74, 102) eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkbad (70) eine die Kunstharzmasse (20, 34) ent haltende Wanne (72) aufweist, wobei die Unterdruckkammer (74, 102) in die Kunstharzmasse (20, 34) der Wanne (72) eintaucht und über eine Öffnung (76) mit dieser in Ver bindung steht.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Unterdruckkammer (74, 102) oberhalb des Spiegels der Kunstharzmasse (20, 34) mindestens eine Dichtung (80, 104) zur Einführung mindestens einer Faser bahn (18, 32) aufweist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (104) aus mindestens einer, vorzugsweise zwei an der Faserbahn (32) anliegenden Dichtlippe(n) (110) gebildet ist.

17. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (80) aus paarweise angeordneten am Umfang abgedichteten, drehbaren Druckrollen (84) gebildet ist, zwischen denen die Faserbahn (18) hindurchgeführt ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß die Unterdruckkammer (74, 102) an der Un terseite mindestens eine Durchtrittsöffnung (76, 112) für mindestens eine Faserbahn (18, 32) aufweist, wobei die Durchtrittsöffnung vorzugsweise in die Kunstharzmasse (20, 34) der Wanne (72) mündet.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Unterdruckkammer (74) mehrere Faser bahnen (18) zusammengeführt und durch eine gemeinsame Durchtrittsöffnung (76) herausgeführt sind.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Unterdruckkammer (102) mehrere Faser bahnen (32) durch jeweils eine Durchtrittsöffnung (112) herausgeführt und anschließend zusammengeführt sind.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, daß die Tränkvorrichtung (14, 28) eine in der Kunstharzmasse (20, 34) eingetauchte Dosiervorrichtung (114, 121, 132) aufweist.

22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (114, 132) eine einstellbare Schlitzdüse (116, 140) aufweist.

23. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (121) aus, vorzugsweise glattwandi gen, Dosierwalzen (122) gebildet ist.

24. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß den Dosierwalzen (122) ausgangsseitig Abstreiferbleche (124) zugeordnet sind, derart, daß von den Dosierwalzen (122) abgestreifte Fasern der Faserbahn (32) wieder zu führbar sind.

25. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wanne (72) mit der Kunstharzmasse (20, 34) am Boden eine schlitzförmige Ausgangsöffnung (92) mit einer Kalibriervorrichtung (94) für eine oder mehrere Faserbahnen (18, 32) aufweist, wobei an der Ausgangsöff nung ein mit deren Rand dichtend zusammenwirkender, nach Art einer Rückschlagklappe gelagerter Kalibrierbalken (96) angebracht ist.

26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsöffnung (92) eine als Abstreifer dienende Rakel (100) nachgeordnet ist.

27. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekenn zeichnet daß die Fördervorrichtung (2) für die Harz faserbahn (22, 36) beheizbar oder kühlbar ist.

28. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fördervorrichtung (2) ein unter Unter druck stehender und/oder mit einer Heizeinrichtung ver sehener Tunnel (24, 38, 42, 52) zugeordnet ist.

29. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, daß der Tränkvorrichtung (14) eine Aufbring vorrichtung (4) zum Aufbringen einer Folienbahn (6) auf die Fördervorrichtung (2) vorgeschaltet ist.

30. Anlage nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Aufbringvorrichtung (8) zum Aufbringen einer Gelcoat-Schicht (10) auf die Folienbahn (6) aufweist.

31. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, daß sie eine Aufwickelvorrichtung (60) für die fertige Bahn (58) aufweist, der vorzugsweise eine Zuführvorrichtung (66) zur Zuführung einer weiteren Materialbahn (68) zwischen die Wickellagen der fertigen Bahn (58) während des Aufwickelns zugeordnet ist.

32. Anlage nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwickelvorrichtung (60) eine Andrückrolle (64) zu geordnet ist.

33. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 32, dadurch gekenn zeichnet, daß sie eine Aufbringvorrichtung (48) zum kon tinuierlichen oder abschnittweisen Aufbringen einer weit ren Kunstharzschicht (50) auf die Harzfaserbahn (22, 36) aufweist.