SE429211B - Forfarande for framstellning av fiberarmerade hartsstrukturer - Google Patents

Description

kr» 10 20 25 50 35 7714294-1 2 och fullständigt vätes av hartset, att dessa fibrösa element icke brytes samt att ett absolut minimum av bindningsharts kvarstår i den färdiga strukturen i syfte att nedbringa avståndet mellan angränsande fibrer till ett minimum. Som sprutdragningsförfarandet använts har det icke fullt uppnått dessa syften och förfarandet har varit onödigt energikrävande för att åstadkomma dragning av en fiberarmerad harts-I struktur till önskad form. Dessutom kan användningen av långsträckta munstycken resultera i missformad produktyta på grund av lokaliserad ackumulering av härdat harts inne i munstycket.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett förfarande för att forma fiberarmerade hartsstrukturer enligt en teknik, som inne- fattar att man under spänning drar hartsimpregnerade fibrer genom ett munstycke.

Enligt föreliggande förfarande belägges först, under spänning, ett flertal kontinuerliga fibrer ordnade i åtskilt förhållande till varandra med en smälta av i värme härdbar härdhartskomposition, var- vid hartset är tillräckligt flytande för att åtminstone delvis täcka fibrerna men hålles dock vid en temperatur, som är lägre än den, vid vilken hartsets härdning initieras. De belagda fibrerna förenas till närgränsande förhållande och föres genom en zon för borttagande av hartsöverskott, sprides sedan och föres genom en föruppvärmningszon i åtskilt förhållande till varandra. I denna zon uppvärmes fibrerna av' minst en strålvärmeyta, som är skild från fibrerna för att uppnå en reduktion av hartsets viskositet, varefter fibrerna sammanföres och bringas att passera genom ett första formningsmunstycke. Eventu- ell fiber eller fibrer, som skall beklädas av de hartsbelagda fibrer- na, tillsättes före eller vid det första formningsmunstycket. De förbelagda och ånyo sammanförda fibrerna föres sedan genom ett flertal långsträckta strålvärmezoner i serie, var och en åstadkommande minst en uppvärmd yta, och ytorna hos dessa värmezoner är åtskilda från de hartsimpregnerade fibrerna och seriens strålvärmezoner är skilda från varandra av minst ett kallformningsmunstycke, varvid varje munstycke är smalt i förhållande till längden av dessa strålvärmezoner. I varje strålvärmezon uppvärmes hartset, medelst strålning och konvektion, till en temperatur, som är tillräcklig för att framkalla viss poly- merisation och ytterligare reducera hartsets viskositet, företrädes- .vis till ett lägre värde än dess från början anbringade viskositet.

Detta gör hartset mer rörligt i syfte att öka vätningen av fiberytor- na som en hjälp vid formning till den slutliga strukturen,_Den i varje LW 10 15 20 35 7714294-1 3 värmezon uppnådda ternperaturen är tillräcklig för att åstadkomma partiell härdning av hartset, vilket medför en viskositet, som är tillräcklig för att hindra hartset från att dräneras från fiberytorna.

Som indikerats drages fibern och beläggníngshartset mellan varje strålvärmezon genom ett eller fler tämligen smala kallformningsmun- stycken. Formningsmunstyckena hålles vid en temperatur, som huvudsak- ligen ligger lägre än den temperatur, vid vilken hartsets härdning ini- tieras. Vid passage genom mynningen hos varje munstycke så formas hartset och fibrerna progressivt till önskat tvärsnitt med samman- hängande avgivning av överskottsharts. Härigenom maximeras radiell kompression av fibrerna i förhållande till varandra. Munstyckena bör hållas vid tillräckligt låg temperatur för att härdningen av harts utsöndrat i munstycket eller på munstycksytan icke främjas. Detta till- låter avgivet harts att svämma över munstyckets yta. Om det harts, som utsöndras tenderar att samlas på munstyckets yta, kan det av- lägsnas genom att man ökar munstyckets temperatur och/eller använder en luftstråle eller liknande.

Gelningspunkten, den punkt vid vilken viskositeten icke längre kan reduceras genom värmetillförsel och där härdningen accelerar med stor värmefrigöring per massaenhet, försenas till eller alldeles före det sista munstycket. Vid denna punkt föreligger hartset i ett fast geltillstånd, där strukturen återtar sin form men förblir formbart i viss grad för att möjliggöra eventuellt hartsöverskott att flyta ut och avlägsnas från ytan av ett slutligt formningsmunstycke. Slutlig härdning reserveras, för det fall den användes, till en härdningszon följande det sista munstycket.

Efter varje munstycke i serien, med undantag för det sista, upp- värmes hartset för att uppnå en viskositetsreduktion och för att yt- terligare främja härdning mot gelningspunkten med en sammanhängande ökning av viskositeten efter passage genom ett viskositetsminimum och under passage genom varje värmezon. Vid passage genom seriens sista värmezon kan den hartsbelagda fibern nå gelningspunkten.

Bortom det sista munstycket, kan, och bör, företrädesvis finnas en strålvärmd härdningszon där, medelst värmeanbringning, härdning från gelningspunkten till det fasta hartstillståndet uppnås, så att det anbringade hartset blir fullständigt härdat och hårt, för att möjliggöra uppsamling av strukturen som en produkt. Eliminering av härdningszonen med strålvärme sträcker sig endast över produktens rörelsesträcka till en upplindningsrulle så att härdningen är full- Uï 10 15 20 BO 35 771læ29lv1 Ä ständig innan upplindningsrullen nås. _ Vid genomförande av föreliggande uppfinning bör varje munstycke hållas vid så låg temperatur, som är lämplig och möjlig för att mun- stycket- skall verka som ett formningsmunstycke samtidigt som tempe- raturen skall tendera att retardera härdningen under formningsför- farandet. Munstycket kan delvis uppvärmas med uppvärmningsorgan eller värmes helt enkelt till vilken som helst temperatur, som framkallas vid passagen av uppvärmda parallella fibrer-hartsmassa genom detta, och värme från strålning och/eller konvektion från angränsande värme- zoner. Det är väsentligt att munstyckets yta hålles vid en tempera- tur, som är tillräckligt hög för att hartset, utkommande från fiber- hartsmassan och passerande genom munstycket mot ytan av munstycket, flyter bort från och avlägsnas från ytan innan förtjockning eller härdning sker. Härigenom hindras bildning av härdat harts vid mun- stycksöppningen, som i annat fall skulle öka friktionen, missforma ytan hos produkten, som formas, och eventuellt framkalla brott i fib- rerna passerande genom munstycket. I Hastigheten för passage genom munstycken och värmezoner regler- as vanligen av antalet värmezoner och munstycken i serie, varvid det minsta antalet använda värmezoner respektive munstycken är två. När antalet värmezoner och munstycken ökas, kan hastigheten för mätningen genom systemet ökas avsevärt under förutsättning att nåendet av gel- ningspunkten hindras till dess att kontakt med eller alldeles innan kontakten med det sista munstycket upprättas. I allmänhet blir den punkt, vid vilket hartset uppnår gelningspunkten i förhållande till det sista munstycket, mindre kritisk ju större antal munstycken som användes. _ När de belagda fibrerna efter kontakt i åtskilt förhållande till varandra bríngas att passera genom zonen för föruppvärmning uppnås en mer likformíg och jämn beläggning av fibrerna, som till sist ned- bringar den hartsmängd, som kräves för att uppnå en likformig produkt med hög hållfasthet, till ett minimum.

Fig. l är en schematisk illustration av använd anordning och steg, vilka genomföres vid föreliggande förfarande; Fig. 2 illustrerar den relativa viskositeten hos anbringat harts i varje steg i förfarandet; samt Fig. 5 visar de för närvarande använda stegen för att mata fram fibrerna till det första formningsmunstycket.

Med hänvisning till fig. l och 3 matas fibrerna, somyskall for- \."f 10 20 30 7714294-1 s mas till en fiberarmerad hartsstruktur eller omsluta en annan fiber i armerande eller skyddande (förstärkande) förhållande, av ett fler- tal spolramar eller spolar 10 och drages under spänning bildad av upp- tagníngsrullen 12 och föres, om så önskas, genom en kam ll för att av- lägsna splitter och liknande. Fibrerna kan, som visas i fig. 1, föras över valsen lä och under valsen 16 i hartsbadet 20 för att erhålla en första hartsbeläggning. I detta fall kan de belagda fibrerna föras över valsen 18, som verkar såsom en gumminæ«fl.för att avlägsna harts- överskott. Andra organ för att avlägsna hartsöverskott kan också an- vändas. Den för närvarande föredragna vägen visas i detalj i fig. E.

Med hänvisning till fig. 3 föres fibrerna från kammen ll över spänningsvalsar 15 och sprides i en solfjädersliknande stråle av öpp- ningarna 17 i inloppsändväggen hos hartsbadet 20. Öppningarna har tät- ningar för att hindra läckage av harts. Fibrerna belägges med harts i åtskilt förhållande till varandra och sammanföres vid adhesionsöpp- ningen 19, som också den är försedd med tätning för att hindra läckage, och sprides sedan medelst separermunstycken 21 och hålles i åtskilt förhållande genom föruppvärmningskammaren 22. öppningen 19 verkar, förutom att den bringar fibrerna till angränsande kontakt, som ett organ för att avlägsna överskott på beläggningsharts och tjänar för detta ändamål samma syfte som gummirakelvalsen 18 i fig. 1.

,Det anbringade hartset är en i värmehärdbar härdhartskomposition, som hålles i flytande tillstånd vid omgivande eller förhöjd tempera- tur.

Härdhartsets beskaffenhet kan variera brett och inkluderar bland andra epoxihartser, såsom epoxiderad» cyklopentadien, polyestrar, fenolformaldehydhartser, karbamidformaldehydhartser, diallylftalat- hartser, silikonhartser, fenol-furfuralhartser, uretanhartser och lik- nande beroende på den färdiga produktens önskade komposition. Med smältan är införlivat en högtemperaturínitiator eller -härdare, som är latent i förhållande till härdningens initiering när den ännu fö- religger i smältabadet men som vid viss förhöjd temperatur initierar och utbreder hartsets härdning till en värmehärdad slutprodukt. Van- liga dylika hårdare är aromatiska aminer. Alltefter önskan kan acce- leratorer, utspädningshartser, fyllmedel, färgämnen, flamhärdande medel och liknande inkluderas. Temperaturen hos badet 20 är icke strängt kritisk så länge som den hålles vid ett värde, som är lägre än temperaturen vid vilken hartsets härdning initieras. Detta är kän- netecknat som steget harts "A". Vanligen ligger en illustrerande bad- 10 20 50 :'55 .7711094-1 6 temperatur i området från ca 20 till ca 3000. Omröring och tryck-va- kuumrecirkulering av badet kan användas för att hindra närvaron av luftbubblor eller liknande efter behov.

När fibrerna drages genom badet och över valsen 18 eller genom öppningen 19, förbelägges de med smältan av härdharts och föres till samt matas under spänning genom en första strålvärmekammare 22 i åt- skilt förhållande till varandra. öppningen l9 tjänar i den föredrag- na utföringsformen till att sammanföra fibrerna alldeles framför kam- maren 22 samtidigt som det första åtskiljande munstycket 2l sprider dem från varandra för passage genom förvärmningskammaren 20. Det har konstaterats att man härigenom uppnår en mycket mer likformig belägg- ning av fibrerna och detta resulterar i sista hand i en produkt med mer likformig axiell hållfasthet med ett minimalt hartsbehov för att uppnå den önskade hållfastheten. Med hänvisning till fig. 2 uppvärmes hartset i strålvärmekammaren 22, som tjänar såsom en förvärmnings- kammare, med strålningsenergi som mottages från en uppvärmd yta (ytor), som alltid föreligger i åtekilc förhållande till ytan ev de hartsbe- lagda fibrerna åtskilda från varandra, och uppvärmes medelst konvek- tion för att initiera polymerisation och bryta hartsets viskositet.

Härvid framkallas en första reduktion av viskositeten (a-b) så att hartset blir mer flytande och mer omsorgsfullt och likformigt väter fibrerna. Härdningen begynner med en sammanhängande ökning i viskosi- teten (b-c) för att återföras ungefär till den ursprungliga viskosi- teten. Detta sker för att hindra hartset från att dräneras från fiber- ytorna före eller vid formningsmunstycket 2Ä. Vanliga temperaturer för den inre föruppvärmningszonen ligger mellan ca 85 och ca l50°C, beroende på den initieringstemperatur, som acceleratorn kräver för att igångsätta härdningen. Härdningen initierar och begynner vid ste- get "BV ungefär vid minimipunkten (b) hos viskositetskurvan illustre- rad i fig. 2. Med härdningens initiering ökas viskositeten när vissa av bryggbildningsreaktionerna sker.

I Hartset och fibrerna bringas sedan till kontakt med och passerar via öppningen ett första kallformningsmunstycke 2Ä, vari den fiber- armerade hartsmassan gives en första form med utsöndring av en del av hartset. Hartset tvingas från massan när den föres genom munstycket och rinner vanligen över munstycksytan. För att underlätta dess av- givning från munstycksöppningen kan en stråle av fluidum, till exem- pel luft, införas från munstycket 29. Härigenom hindras hartset från att härdas eller stelna på munstycksytan.

Kf! 10 20 30 35 '7714294-1 7 Innan man når det första kallformningsmunstycket kan ett eller fler styrgaller 25 vara anordnade för att lägesinställa fibrerna i korrekt åtskilt förhållande till varandra för införing till munstyck- et; 2Ll samt, om så önskas, för tillförsel av en fiber från hjulet 27 så att denna fiber omges av de andra fibrerna. Fibrerna passerande genom förvärm- ningszonen föreligger såsom visas i figL 3 i ett åtskilt parallellt eller konvergerande solfjädersliknande förhållande och formas till ett cirkelmönster av gallret 25 med en central öppning för införsel av en fiber från hjulen 27 för passage, i kombinerat förhållande, genom en cirkulär munstycksöppning. Endast ringa hartsmängd, om alls någon, förloras vid de hartsbelagda fibrernas passage genom gallret 25. I Med "kallformnings"- eller "relativt kallformnings"-munstycke 2ü menas ett munstycke, som är förhållandevis smalt i förhållande till strålvårmezonernas längd och hålles vid en temperatur, som är lägre än temperaturen hos angränsande värmezoner och lägre än den temperatur, vid vilken hartsets härdning främjas och temperaturen tjänar att undertrycka härdningsförloppet till den grad, som det av- givna hartset strömmar över munstycksytan och bort från munstycksöpp- ningarna. För detta syfte måste munstycket tillåtas att upptaga vil- ken som helst yttemperatur, som resulterar från passagen av de värmda fibrerna och hartset genom munstycket, och från strålning och konvek- tion från angränsande strålvärmezoner för att främja flödet av av- givet harts över dess yta. Munstycket kan, om så önskas, ha inre upp- värmning för att underlätta flödet av utdrivet harts över dess yta alltefter behov för att hindra hartset från att stelna på munstycket. särskilt på munstycksöppningen. Effektiva munstyckstemperaturer upp till ca 7o°c har använts. i Efter passage genom kallformningsmunstycket 2H, i vilket hartset kan ha uppnått en förhållandevis konstant viskositet och ånyo med hån- visning till fig. 2, matas kompositionen genom en andra strålninge- värmezon 26, med en uppvärmd yta åtskild från hartset och fibern och vari genom en temperaturökning inducerad av strålning och konvektion hartsets viskositet ånyo reduceras (d-e) och härdningen främjas (e-f).

Efter passage genom minimipunkten (e) visad i fig. 2 ökar viskositeten.

Sekvensen upprepas så ofta som önskas och vid praktiskt genom- förande har så många som fem eller fler munstycken anordnade i serie använts till dess ett sista kallmunstycke 28 behandlat på samma sätt som munstycket 2Ä, nås. 10 15 20 25 BO 35 7714294-1 8 Förfarandet regleras så att strukturen når gelningspunkten (g) vid eller alldeles före slutformningsmunstycket 28. 7 Vid "gelningspunkten“ föreligger hartset i ett glasartat fast till- stånd, men är fortfarande tillräckligt mjukt för att kunna formas och avlägsna hartsöverskott för att därigenom möjliggöra produktens form- givning till färdig form, men den ligger i andra avseenden bortom den punkt, där en viskositetssänkníng med uppvärmning skulle äga rum.

Det är också den punkt där härdningen är irreversibelt accelererad.

Som visas i fig. 2 ökar viskositeten snabbt, mätt på en relativ bas, med tiden med högt exotermvärde per massaenhet.

Efter passage genom slutformningsmunstycket 28 föres den formade produkten vanligen genom en sista strålhärdningszon 30 i vilken härd- ningen, genom anbringning av värme medelst strålning och konvektion, accelereras och hartset härdas tillräckligt för att tillåta slut- produkten att dragas av ett upptagningshjul 12.

Vid förfarandets genomförande hålles värmezonerna efter det första kallformningsmunstycket vanligen vid en högre temperatur än den första förvärmningszonen och för högtemperaturshärdade epoxi- hartser användes ett intervall av ca l70 till ca 22000 eller åtminsto- ne-en temperatur, som är tillräckligt hög för att hartset skall bry- ta sin viskositet i syfte att öka fibrernas vätning och fylla igen mellanrummen mellan fibrerna. Efterhärdningszonen 30 hålles vid lika, lägre eller högre temperatur som en av de föregående zonerna. Härd- ningszonen kan drivas inom samma temperaturintervall.

Vanligen ligger hartshalten vid utgången från seriens första munstycke vid en nivå från ca 20 till ca 40% harts baserat på vikten av harts och fibrer och reduceras med ca 20 till ca 25 vikt-% av den ursprungliga hartshalten vid den tidpunkt, som det sista munstycket nåtts. De exakta mängderna varierar beroende på den önskade packnings- graden mellan fibrerna.

Värmezonerna kan uppvisa vilken som helst önskad sektion oberoen- de av sektionen hos den produkt, som skall framställas. Uppvärmning- en kan ske medelst motståndsledningar, värmeband, fluidumströmning och liknande med lämplig termostatisk kontroll. Uppvärmning av harts och fibrer sker genom strålning eller konvektion. Konduktion eller värmeledning användes icke eftersom det icke föreligger någon kontakt mellan harts och fibrer och de inre ytorna hos strålvärme- och härd- níngszoner.

Var och en av strålvärme- och härdningszonerna, använda vid ge- L? 10 15 20 KN C) 55 7714294-1 9 nomförandet av föreliggande förfarande, föreligger i åtskilt förhål- lande till hartset och fibrerna, som passerar genom dessa zoner.

Deras funktion, med undantag för härdningszonen, är att orsaka sänk- ning av hartsets viskositet samtidigt som polymerisationen framskri- der stegvis till gelningspunkten, men de har ingen betydelse vid form- ning till den färdiga strukturen. Denna funktion reserveras för de tämligen smala kallformningsmunstyckena. Strål-värme-zonerna kan upp- visa längder i området från 0,6 m eller mindre till 2,Ä m eller mer och formningsmunstyckena uppvisar en tjocklek från ca 0,30 mm till 6,55 mm beroende på den styvhet, som kräves för att upptaga den be- lastning, vilken anbringas genom passagen av harts och fibrer genom munstycksmynningarna. Mynningarnas öppningar kan vara 0,25 mm eller mindre till 12,70 mm eller mer. Munstycksmynningarna är vanligen försedda med rundade kantytor vid inloppet för att minska friktionen och främja borttagande av utsöndrat harts.

Som en följd av användningen av smala formningsmunstycken sam- verkande med angränsande strålvärmezoner utan formande funktion, minskas betydligt den energi, som kräves för att uppnå en färdig pro- dukt jämfört med de tekniker, som exempelvis beskrives i den ameri- kanska patentskriften 2 9U8 6Ä9. Genom kontinuerligt borttagande av utsöndrat harts över munstyckets yta antingen enbart genom flöde och/eller med en luftstråle, undvikes dessutom uppbyggande av harts vid mynningen. Härigenom undvikes missformningar i ytan, som annars lätt kan uppstå i en långsträckt värmnings- eller kylningssektion med formande verkan, som beskrives i dylik patentskrift. Oregelbundenhe- ÜGP i ytan i långsträckta formreglerande sektioner kan exempelvis innesluta harts som stagnerar och tenderar att härdas under bildning av en grov fläck (fläckar), vilket ökar friktion och orsakar miss- bildning av formade produkter.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan användas med vilket som helst av kända fibrösa material inkluderande metalliska, halvmetalliska och naturligt organiska material, syntetfibrer, glas- fibrer och kombinationer av dessa. Illustrerande fibrer är glasfib- rer, stålfibrer, "AramidTM"-fibrer, grafitfibrer och liknande. Fib- rerna kan inkludera fibrer, vilka skall omgivas av andra skyddande be- läggningar innefattande mjuka metallfibrer som koppar, optiska fib- rer och liknande. 7 Förfarandet enligt uppfinningen kan tillämpas för att forma konfigurationer med vilken som helst önskad sektion. De kan formas LT! 10 15 20 25 30 35 7714294-1 I 10 såsom tämligen tunna plana strukturer innehållande elektriska ledare, optiska fibrer, fluidumledare och liknande innehållna i en omgivande fiberarmerad hartsstruktur, vars form bestämmes av kallformnings- munstyckena. Flerfaldig beläggning av individuella fibrer kan också användas med förbeläggning av fibrerna i tandemsteg eller medelst två eller fler beläggningsenheter drivna efter önskan, för att upp- fylla den färdiga produktens erforderliga syften. När exempelvis en central fiber omgives av förstärkande fibrer, kan den centrala fibern beläggas med ett släppmaterial, till vilket hartset icke fäster el- gler binder för att åstadkomma en fiber, som i själva verket omgives av ett hölje innefattande ett fiberarmerat härdat harts, som kan av- lägsnas från den centrala fibern utan att man därför bryter de ad- hesiva bindningarna mellan harts och central fiber.

Vid genomförande av föreliggande uppfinning uppnås mer exakt kontroll av den färdiga produktens form och kvalitet tillsammans med en betydande minskning av energiåtgång. Dessutom kan fibrerna dragas genom formningsanordningen utan att brytas och komprimeras i högsta möjliga grad.

Följande utföringsexempel illustrerar förfarandet enligt före- liggande uppfinning utan att därför på något sätt begränsa densamma.

Exempel l Ett smältbad av i värme härdbart harts bereddes innefattande 100 viktdelar "Epoxy Resin 826" berett och försålt av Shell Chemical Company, 26 viktdelar härdare känd såsom "Jeffamine 250" framställd och såld av Jefferson Chemical Company, samt 6 viktdelar av en acce- lerator, "Accelerator-398" framställd och såld av Jefferson Chemical Company. Badets temperatur hölls vid l5,6°C. I syfte att armera be- läggningen drogs en emaljerad koppartråd, strängar av en glasfiber känd såsom "S-901", framställd och såld av Owens Corning Corporation, genom badet vid en hastighet av 3,6 m per minut. De hartsbelagda glas- fibrerna fördes sedan genom en första strålförvärmningskammare vid 9300 för att uppnå en första viskositetsreduktion hos hartset. För- värmningskammarens längd var 2,ü m. fråden infördes centralt i massan glasfiber-harts och drogs med omgivande glasfibrer och harts genom ett första munstycke vid en temperatur av 6500, och därefter genom gen andra strål-värme-zon med längd 1,8 m och temperatur 17500 i syfte att uppnå en andra viskositetsreduktion hos bindningshartset. Den uppvärmda och förformade ledningen drogs sedan genom ett andra mun- stycke, ånyo vid en temperatur av 6500 framkallad av den dragna massan. 10 20 35 7714294-1 ll Hartset hade nått gelningspunkten vid det andra munstycket. Efter passage genom det andra kallformningsmunstycket drogs den glasfiber- armerade tråden impregnerad med gelat harts genom en efterhärdnings- kammare vid l75°C. Kammarens längd var 3,6 m. Efter härdning lindades produkten upp på en rulle.

Exempel 2 Med användning av hartssystemet enligt exempel l belades 28 strängar av Owens Corning "S-901", var och en innehållande ca 201 glasfibertrådar, och fördes genom hartsbadet vid en hastighet av 3,6 m per minut. Efter den första beläggningen matades harts och fibrer över en gummiskrapevals i den utsträckning, som ger fibrer innehål- lande från ca 25 till 30 vikt-% harts baserat på vikten av harts och fibrer. De hartsimpregnerade fibrerna fördes sedan genom en första förvärmningszon med strålvärme, vilken hölls vid en temperatur av ca llO°C. Förvärmningszonen såväl som samtliga efterföljande värmezoner bestod av en U-formad kanal med 0,10 m bred bas och 0,05 m höga sidor.

Värme alstrades av termostatiskt reglerade värmeband utmed kanalens längd täckta av en aluminiumplåt. Zonens övre del förseglades med ett borttagbart aluminiumlock. Strålförvärmningszonen var 2,ü m lång.

Vid utgången från förvärmningszonen tillsattes en optisk fiber med diameter 0,13 mm buffrad till en tjocklek av 0,51 mm med ett kiselgummi härdat vid rumstemperatur enligt sättet beskrivet i amerikansk patentskrift H 113 349, och denna tillsats skedde med användning av två styrgaller i serie. Styrgallren centrerade den buffrade optiska fibern, som kom att omgivas av de hartsbelagda fib- rerna. Kombinationen drogs genom ett första kallformningsmunstycke med en öppningsdiameter av 1,22 mm och den första av fem ytterligare strâlvärmezoner av samma konstruktion som förvärmningszonen men med en längd av ca 0,76 m. Kallformningsmunstycket efter den första för- värmningszonen uppvisade en mynning med diameter l,l2 mm och mynnings- öppningarna hos resterande munstycken var 1,02 mm. Avståndet mellan värmezonerna var ca 15,2 cm med munstycket placerat mellan dessa.

Genom strålning och konvektion mellan angränsande värmezoner hölls munstycksytorna vid ca 6600. Inre värmezontemperatur hos var och en av de fem strålvärmezonerna var ca l7l°C. Hartset nådde en gelnings- punkt alldeles före det sista munstycket. I förfarandet avlägsnas ca 20 vikt-% av hartset från strukturen, vilket ger en slutstruktur inne- hållande från ca 22 till ca 25 vikt~% harts beräknat på vikten av harts och fibrer. Strukturen fördes till en härdningszon med ovan be- 10 1 Ü M 50 7714294-1 12 skriven tvärsnittsform och konstruktion och hölls vid l77°C. Härd- ningszonens längd var 8,5 m. Med användning av detta förfarande fram- ställdes glasfiberarmerade och bufifirade optiska fibrer i längder av upp till 3000 m.

Exempel 3 Förfarande enligt exempel 2 upprepades för framställning av struk- turer med ytterdiameter 1,27 cm. Solida strukturer såväl som dylika innehållande inbäddade metall- och buffrade optiska fibrer framställ- des. För en struktur med yttre diameter l,27 cm reducerades matnings- hastigheten till 1,8 m per minut; strålförvärmningszonen hölls vid 11000, de mellanliggande strålvärmezonerna vid ZOUOC samt härdnings- zonen vid 17700.

Som framstår för fackmannen på området kan vilket som helst effektivt munstycke mellan strålvärmezonerna bestå av ett flertal i serie anordnade munstycken och vilken som helst strålvärmezon mel- lan de två munstyckena kan bestå av ett flertal strålvärmezoner i serie.

Exempel Ä Ett emältetea hölls vid en temperatur av 21 till 2Ll°c, vilket smältabad inkluderade en i värme härdbar epoxihartskomposition inne- fattande 100 viktdelar "Epoxiharts 826", 32 viktdelar “Tonox Harden- er" framställd och såld av Naugasett Chemical Company samt 4 vikt- delar accelerator "D.M.P. nr 30" framställd och såld av Bohm and Haas Company. I syfte att armera (förstärka) en buffrad, kvalitets- klassad optisk fiber av typen SCVD framställd av International Tele- phone and Telegraph Company (Owens Corning "S-901" helglastrådar) drogs 28 strängar genom hartsbadet i åtskilt förhållande med en has- tighet av ca 3 m.per minut, sammanfördes vid utgången från badet samt matades genom en öppning för att avlägsna hartsöverskott. Fibrerna skildes sedan åt med hjälp av ett avståndsmunstycke med öppningar uppvisande ett avstånd av 0,6 om mellan närliggande trådar, och i denna öppna konfiguration fördes de parallella trådarna genom en 2,H m lång förvärmningszon i åtskilt förhållande till denna förvärmnings- zons inre ytor, som hölls vid 12700 Vid förvärmningszonens ytterände infördes den optiska fibern i centrum av gruppen av armerande hartsbelagda glasfibrer, och de kom- binerade fibrerna drogs sedan tillsammans och genom fem på varandra följande adhesionsmunstycken och värmningskammare med de kombinerade fibrerna i åtskilt förhållande till kamrarnas ytor. Varje värmnings-

Claims (1)

1. 7714294-1 13 kammare var ca 0,8 m lång och hölls vid en temperatur av 18200. Vid slutet av detta förfarande lindades den härdade och ytbehand- lade, armerade optiska fibern upp på en rulle med diameter 1,2 m driven av en hastighetsreglerad genomdragande drivmotor. PArENTKRAv ' l. Förfarande för framställning av fiberarmerade harts- strukturer, k ä n n e t e-c k n a t av att man under spänning: (a) belägger ett flertal kontinuerliga fibrer (17), i åt- skilt förhållande relativt varandra, med en flytande, i värme härdbar hartskomposition vid lägre hartstem- peratur än den temperatur, vid vilken härdning av det i värme härdbara hartset inítieras; (b) sammanför de belagda fibrerna till en gemensam punkt (19) för åstadkommande av angränsande kontakt mellan fibrerna, samtidigt som man avlägsnar överskott av det flytande, i värme härdbara hartset från fibrerna; (c) sprider de hartsbelagda fibrerna från den gemensamma punkten för åstadkommande av åtskílt förhållande mel- lan de hartsbelagda fibrerna; d (d) bringar de hartsbelagda fibrerna, i åtskilt förhållan- de relativt varandra, genom åtminstone en långsträckt strålförvärmningszon (22) med minst en uppvärmd inre yta, varvid föruppvärmníngszonens inre ytor är åtsilda från de inbördes åtskilda hartsbelagda fibrerna, och varvid förvärmningszonen höjer temperaturen hos det applícerade hartset genom strålning och konvektion till en nivå, som är tillräcklig för att reducera hart- sets viskositet och för att initiera härdning av hart- set. (e) bringar de upphettade hartsbelagda fibrerna att konver- gera och passera genom en strukturformande öppning hos minst ett första kallformningsmunstycke (24), som är beläget mellan strålförvärmningszonen och en efterföl- jande strålvärmezon (26), varvid kallformningsmunstycket befinner sig vid en munstyckstemperatur som är väsentli- gen lägre än den temperatur,vid vilken hartsets härdning 7714294-1 lä ínítíeras; (f) bringar de hartsbelagda fibrerna att passera från det första kallformningsmunstycket genom ett flertal lång- sträckta strålvärmezoner (26), vilka vardera har minst en uppvärmd inre yta och vilka är åtskilda från varand- ra och från minst ett mellanliggande kallformningsmun- stycke (24), som är relativt smalt i förhållande till längden av en strålvärmezon och uppvisar en struktur- formande mynning, varvid de inre ytorna av varje värme- zon är åtskilda från de hartsbelagda fibrerna, och var- vid strålvärmezonerna höjer temperaturen hos det appli- cerade hartset genom strålning och konvektion till ett värde överstigande temperaturen för strålförvärmnings- zonen samt tillräckligt hög för att reducera hartsets viskositet och initiera ytterligare härdníng av hartset; (g) drar fibrerna och harts genom mynningarna hos varje kall- formningsmunstycke (24) mellan varje strålvärmezon (26) vid en munstyckstemperatur, som är väsentligen lägre än den temperatur, vid vilken härdning av hartset ini- tieras; och . (h) drar de hartsbelagda fibrerna genom minst ett sista kallformningsmunstycke (28) efter den sista av strål- värmezonerna, varvid nämnda munstycke befinner sig vid den temperatur som är väsentligen lägre än den tempera- tur, vid vilken härdning av hartset initieras, varjäm- te hartset befinner sig vid gelningspunkten när eller innan det bringas i kontakt med nämnda sista munstycke. 2.- Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det i värme härdbara hartset är ett epoxiharts.

   3. Förfarande enligt krav 1 eller Z, k ä n n e t e c k- n a t av att det flytande, i värme härdbara hartset föreligger vid en temperatur av från ca 20°C till ca 30°C.

   4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att varje strålförvärmningszon har en temperatur av från ca 85°C till ca l30°C och att varje ytter- ligare av strålvärmezonerna har en temperatur av från ca l70°C till ca ¿zo°c. 7714294-1 15 S. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att man bringar de från det sista munstycket kommande hartsbelagda fibrerna att passera genom en strålníngsuppvärmd härdningszon (30) med minst en inre uppvärmd yta, varvid härdníngszonens inre ytor är åtskilda från de harts- belagda fibrerna och varvid de hartsbelagda fibrerna hålles i strålhärdningszonen under en tidsperiod som är tillräcklig för att i huvudsak härda hartset till värmehärdat tillstånd.

   6. Pörfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att man håller den strålningsuppvärmda härdningszonen vid en temperatur av från ca 170°C till 220°C.

   7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att man kombinerar en inre kontinuer- lig långsträckt struktur med de uppvärmda hartsbelagda fibrerna i förutbestämd position för den långsträckta strukturen i för- hållande till de hartsbelagda fibrerna samt bringar de hartsbe- lagda fibrerna att konvergera runt den långsträckta strukturen.