DE10024754C2

DE10024754C2 - Vorrichtung zum Tränken von auf einer Rolle aufgewickeltem Kunststoffgewebe

Info

Publication number: DE10024754C2
Application number: DE10024754A
Authority: DE
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2020-05-20
Also published as: AU5838301A; DE10024754A1; WO2001089784A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tränken von auf einer Rolle aufgewickeltem Kunststoffgewebe.

Für die Herstellung von Booten oder Rotorblättern von Windenergieanlagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) werden die für die Fertigung benötigten Glasfasergelege und -gewebe üblicherweise auf Rollen vom GFK-Hersteller angeliefert.

Die Glasfasermatten werden dann - falls notwendig - zugeschnitten und maschinell oder manuell mit Harz (z. B. Epoxid oder Polyester) getränkt. Dazu wird das GFK- Material von der Rolle abgewickelt und auf Laminierfolien auf einem sogenannten Laminiertisch ausgebreitet. Bei der maschinellen Tränkung fährt eine Harzdüse gleichmäßig über die abgewickelten Kunststoffmatten und trägt das Harz auf. Bei der manuellen Tränkung wird das Harz von einer hierfür ausgebildeten Person (per Hand) aufgetragen.

Dies ist ein zeitaufwendiger und teurer Prozess, da die Matten anschließend wieder aufgerollt werden, um zum Beispiel zur Rotorblattform transportiert zu werden, wo sie dann wieder abgerollt und die Matten in die Form eingebracht werden.

In WO 99/33623 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Faserimprägnierung offenbart. Hierbei werden Faserbündel, Faserstränge, Gewebe oder Fasermatten, bei welchen ein Imprägniermittel in die Zwischenräume des Fasermaterials eingebracht wird, durchtränkt, wobei die Zufuhr des Imprägniermittels über Öffnungen in einem Zuführkörper erfolgt, über welchem das Fasermaterial hinwegbewegt wird, wobei die Vorrichtung ein Zuführkörper mit Öffnungen für die Zufuhr eines Imprägniermittels aufweist.

Aus DE 35 37 755 C2 ist eine Auftragswalze für Farben aus porigen und lösemittel beständigen Schaumstoffzylindern mit Löchern oder Schlitzen für ein Farbdurchtritt nach außen mit einem Florbezug bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine einfachere und erheblich kostengünstigere Tränkung des glasfaserverstärkten Kunststoff zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit dem Merkmal nach Anspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun gen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Tränkung des glasfaserverstärkten Kunststoffes bereits auf der Rolle vorzunehmen. Hierzu ist eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen, mit der die beiden Stirnseiten der Rolle abgedichtet werden und die eine kontrollierte Tränkung der Rolle mit Harz (von innen heraus) erlaubt. Hierbei verfügt der Rollenkern über eine Kammer mit radialer Öffnung, so dass aufgrund der Schwerkraft und/oder durch Druck das Harz das Kunststoffgewebe durchsetzen kann, was besonders auch dann gleichmäßig geschieht, wenn die Rolle während der Tränkung gedreht oder entsprechend geschwenkt wird.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass die Rotorblattfertigung mit vorgetränken Rollen versorgt werden kann und dort stets ausreichend lange Bahnen mit konstanter Breite zur Verfügung stehen.

Mit der erfindungsgemäßen Tränkung ist es möglich, den Harzgehalt des Gewebes (innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches) sehr genau festzulegen, die Tränkung selbst benötigt eine sehr kurze Verarbeitungszeit und die Kosten für die Tränkung pro Rolle sind sehr gering und darüber hinaus entsteht nur ein sehr geringer Abfall an Harzgewebe oder auch Folie.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Kunststoff-Geweberolle 1, die einen Kern 2 umgibt. Dieser Kern 2 ist innen hohl ausgebildet und weist eine Vielzahl von radialen Öffnungen (nicht dargestellt) auf.

Ferner sind stirnseitig an der Rolle Dichtungen 3 und 4 ausgebildet, die mittels einer Zugankereinrichtung 5 auf die Stirnseiten der Geweberolle gedrückt werden.

Ferner ist in das hohle Kerninnere eine Zuleitung 6 ausgebildet. Die Zuleitung ist an eine Befülleinrichtung 7 angeschlossen, mittels der das Tränkharz in die Hohlkam mer des Kerns 2 fließen kann. Die Befülleinrichtung weist vorzugsweise eine Pumpe auf, mittels der das Harz in das Kammerinnere mit einem vorbestimmten Druck gepresst wird.

Die gesamte Vorrichtung ist schwenkbar bzw. drehbar aufgehängt (nicht dargestellt), wobei dieses mittels eines Schlittens erfolgen kann, der außenseitig angebracht ist und an den die Schwenkeinrichtung (nicht dargestellt) angreifen kann.

Wird das Harz in das Kammerinnere gepreßt, so kann es diesen Kern nur über die radialen Öffnungen des Kern verlassen. Von dort aus durchsetzt das Harz nach und nach die jeweiligen Geweberollenlagen, bis überschüssiges Harz außenseitig aus der Rolle austritt.

Dieses kann in einer Auffangeinrichtung gesammelt werden und der Harzförder einrichtung wieder zugeführt werden, bis die gesamte Geweberolle getränkt ist.

Selbstverständlich sind verschiedene Schwenkeinrichtungen denkbar. Diese können beispielsweise aus einem Elektromotor mit zwei Kugellagern bestehen, über die die Rolle (mit innenliegender Harzzuführung) gedreht wird.

Der Kern der Rolle besteht vorzugsweise aus einem Metallzylinder, in den Bohrungen eingelassen sind. Der Kern kann auch aus einer Papphülse bestehen.

Die aufgefangene Harzmenge kann auch gemessen werden (beispielsweise durch Gewichts/Volumenmessung) und sobald eine bestimmte Menge an Harz ausgetreten ist, wird der Tränkvorgang beendet, weil aus der Menge des überschüssigen Harzes auf die Vollständigkeit der Durchtränkung geschlossen werden kann.

Da die Tränkung vor allem auf Grund der Schwerkraft des Harzes durchgeführt wird, ist dabei darauf zu achten, dass die Rolle vorzugsweise mehrere vollständige Schwenkungen vornehmen kann, so dass an alle Stellen der Rollenlagen Harz gelangen kann.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die bisherige Tränkung von Geweberollen ersetzt werden, so dass der Formen- und Schalenbau mit voll getränkten Rollen versorgt werden kann (lange Bahnen, konstante Breite). Hierbei kann ein sehr genauer Harzgehalt (innerhalb enger Toleranz) eingestellt werden, die Verarbeitungszeit ist sehr kurz und die Kosten pro Rolle sind gering und es stellt sich auch nur ein geringer Abfall von Harz, Gewebe und Folie ein.

Werden die Geweberollen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Harz injiziert, wird auch die Schutzfolie um das Gewebe perforiert, damit das bei der Injektion austretende überschüssige Harz leicht von der Gewebeoberfläche (z. B. mittels Abstreifen) entfernt werden kann.

Statt eines einzigen Zugankers (zweckmäßigerweise zentral angeordnet) können auch mehrere Zuganker, beispielsweise vier Zuganker über den Umfang verteilt, vorgesehen werden. Diese äußeren Zuganker können vor allem ein Verziehen der Dichtungen verhindern. Die Dichtungen selbst können aus Holz- oder Metall- oder Kunststoffplatten (Ringe) bestehen, auf welche innenseitig eine oder zwei oder mehrere Schichten von Moosgummi gesetzt werden.

Das Harz wird über die Zuleitung mit der Schlauchpumpe durch einen Schlauch gedrückt. Das Harz füllt den Zwischenraum des Kerns aus und wird durch die Bohrungen durch das Gewebe nach außen gedrückt. Hierbei kann es auch vorteilhaft sein, die Tränkeinrichtung innerhalb eines Vakuums anzuordnen, so dass dann die Förderung des Harzes durch Vakuum erfolgt. Das heraustretende Harz wird aufgefangen und wieder in den Kreislauf injiziert.

Nachfolgend werden mehrere Beispiele zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Beispiel 1

Beim ersten Injektionsversuch wurde eine Rolle G1 + G2 mit folgenden Abmaßen verwendet:
Hersteller: Ahlstrom
Gewicht: 15 kg
Breite: 150 mm
Es wurde Laminierharz L 135/H137 verwendet mit 20°C Temperatur.
Die Rolle wurde in einem Behälter unter Vakuum (ca. 1 bar) gesetzt und Harz wurde durch den Kern injiziert.
Die Injektion dauerte ca. 20 min., die Rolle wurde vollständig getränkt.
Der Harzgehalt (außen): 37,2%.
Durch die Schwerkraft ist der Harzgehalt am unteren Teil der Rolle höher als am oberen Teil der Rolle.
Bohrkern = Ø 33 mm, Höhe = 45 mm
Harzgehalt oben: 33%
Harzgehalt unten: 35%

Beispiel 2

Danach wurde die Rolle nur noch unter Druck injiziert. Nach der Injektion wurde die Rolle ausgerollt, so dass man den Harzgehalt im inneren und im äußeren Bereich der Rolle abstimmen kann.
Harzgehalt (außen): 38%; 33%
Harzgehalt (innen): 33%; 31%
Injektionsdauer: 30 min.
Pumpenstellung: mittel

Beispiel 3

Rolle G1 + G2 + G2 injiziert (Breite 150 mm)
Hersteller: Kümpers
Gewicht: 15 kg
Harzgehalt (außen): 32%
Harzgehalt (innen): 28%
Injektionsdauer: 30 min.
Pumpenstellung: mittel

Beispiel 4

Rolle G1 + G2 + G2 injiziert (Breite 150 mm)
Hersteller: Saertex
Gewicht: 15 kg
Harzgehalt (außen): 36%
Harzgehalt (innen): 31%
Injektionsdauer: 20 min.
Pumpenstellung: mittel-voll

Beispiel 5

Rolle G1 + G2 + G2 injiziert (Breite 500 mm)
Hersteller: Saertex
Gewicht: 30 kg
Harzgehalt (außen): 33%
Harzgehalt (innen): 34%
Injektionsdauer: 20 min.
Pumpenstellung: mittel-voll

Beispiel 6

Rolle G1 + G2 + G2 injiziert (Breite 1270 mm)
Hersteller: Saertex
Gewicht: 75 kg
Harzgehalt (außen): 42% (Einfluss Wickelspannung)
Harzgehalt (innen): 30%
Injektionsdauer: 20 min.
Pumpenstellung: voll
Bemerkung:
Rolle gedreht nach 15 min.
Rolle mit Lochblechkern

Wie sich anhand der vorbeschriebenen einzelnen Durchführungsbeispiele zeigt, kann die Zeit für die gesamte Tränkung einer Rolle auf einen Bereich von 30 Minuten oder weniger gehalten werden. Dieses ist eine erheblich kürzere Zeit und auch mit erheblich weniger Aufwendung verbunden, als bei der bisherigen Tränkungstechnik, wo zunächst die Rollen abgewickelt werden, dann getränkt werden und dann wiederum aufgewickelt werden.

Es kann zusammengefasst festgestellt werden, dass mittels des erfindungsgemäßen Tränkungsverfahrens ein geringer Teil an Abfall anfällt. Es wird u. a. auch keine Laminierfolie benötigt. Die gesamte Vorrichtung besteht aus einfachen und daher wenig komplizierten Einzelelementen, wie einer Harzpumpe, einer Tränkstation sowie Spann- und Dichtelemente.

Selbstverständlich kann statt einer Perforierung des Kerns auch ein Kern mit Längsrillen verwendet werden.

Zur Erhöhung des Harzgehaltes ist vorzugsweise die Rolle relativ locker aufgewic kelt, so dass ein genügend großer Zwischenraum zwischen den Lagen von Harz ausgefüllt werden kann.

Je nach unterschiedlicher Nahttechnik der Gewebe ist mal das eine oder mal das andere obengenannte Beispiel eher vorteilhaft. Insbesondere ist bei den Rollen darauf zu achten, dass die Nähte aufeinander liegender Lagen nicht parallel, sondern eher gekreuzt zueinander liegen.

Fig. 2 zeigt in einer Vorderansicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Tränken einer Rolle mit Kunststoffgewebe. Hierbei ist nach Art eines Schlittens, der außenseitig die Rolle zumindestens zum Teil umschließt, ein Schwenkantrieb angebracht, welcher die gesamte Rolle auf einen bestimmten Winkel schwenkt.

Das außenseitig aus der Rolle austretende Harz (Tränkflüssigkeit) gelangt in einen Auffang und kann von dort dem Harzkreislauf zugeführt werden. Hierzu kann auch die aufgefangene Menge gemessen werden, die ein Maß für den Tränkungsgrad der Rolle ist.

Das Harz gelangt von einem Harzreservoir über eine Pumpe - wie in Fig. 1 bereits beschrieben - in das Innere der Rolle.

Claims

1. Vorrichtung zum Tränken von auf einer Rolle aufgewickeltem Kunststoff gewebe, vorzugsweise Glasfaser, mit Harz, wobei die Rolle zentral eine Kammer mit wenigstens einer radialen Öffnung aufweist, wobei Mittel ausgebildet sind, die Rolle an beiden Stirnseiten abzudichten und wobei eine Harzzuleitung zur Kammer vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Zuganker aufweist, mittels dem jeweils eine Dichtung auf jede Stirnseite gedrückt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer durch einen Zylinder gebildet wird, der von dem Rollenmaterial umgeben ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittei zum Schwenken oder zum Drehen dieser Rolle oder der gesamten Vorrichtung aufweist.

5. Verfahren zum Tränken von Glasfaserverstärkungsgewebe mit Harz mittels einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach der Aufnahme der Rolle mit aufgewickeltem Glasfasergewebe in der Vorrichtung die Stirnseiten der Rolle abgedichtet werden und Harz in die Kammer unter Schwerkraft und/oder Druck eingefüllt wird, welches die Öffnungen der Kammer und die einzelnen Lagen der Rolle durchsetzt, bis überschüssiges Harz außenseitig aus der Rolle austritt.