DE1913179A1

DE1913179A1 - Verfahren zur Herstellung von Gegenstaenden aus mit einem waermehaertbaren Kunstharz impraegnierten Fadenstraengen

Info

Publication number: DE1913179A1
Application number: DE19691913179
Authority: DE
Inventors: Jacob Bekker
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1969-10-02
Also published as: NL6903950A; FR2003991A1; BE729852A; GB1176607A; AU5191969A

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N,V, Carel van Bylandtlaan 30, Den Haag / Niederlande

betreffend

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus mit einem Wärmehärtbaren Kunstharz imprägnierten Fadensbrängen.

Die Herstellung von hohlen Gegenständen, wie Behältern und rohrförmigen Produkten, erfolgt nach 'einem bekannten Verfahren derart, daß man die mit einem wärmehärtbaren Kunstharz imprägnierten Stränge auf einen Dorn oder einen anderen Formkörper aufwickelt, um daraus den Gegenstand auszuformen. Die Imprägnierflüssigkeit, die die Windungen untereinander verbindet, wird dann gehärtet, worauf der fertig ausgeformte Gegenstand von dem Formkörper abgenommen wird.

Um eine rasche Herstellung des betreffenden Gegenstandes zu ermöglichen, muß eine größere Menge Einzelstränge gleichzeitig auf den Formdorn aufgewickelt werden. Die Stränge werden von Vorratsspulen oder Fadenwickeln abgezogen und zu einem Bündel aus mehreren Strängen vereinigt, das um den rotierenden Dorn herumgewickelt wird. Ein Nachteil derartiger Verfahren besteht darin, daß das dicke S; t pan g bund el einen ungleichmäßigen

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rundlichen Querschnitt aufweist, was sieh dann in der Wandstruktur des herzustellenden, Artikels nachteilig auswirkt (unregelmäßige Verteilung der Fäden, Lücken bzw, ganz allge-r mein unregelmäßige, wulstige Oberflächenstruktur). Wenn wie üblich mehrere aufeinanderfolgende Schichten von Strängen auf eine zunächst aufgelegte Schicht aufgewunden werden _r werden diese Probleme noch vertieft, da dann auch zwischen den verschiedenen Schichten größere Lücken entstehen können, Das Ergebnis ist, daß der Gegenstand keine über den ganzen Wandbereich gleichmäßige Stärke aufweist und daß, da die Festigkeit durch den schwächsten Wandteil bestimmt wird, die über den ganzen Bereich tragbare Belastung beträchtlich geringer ist als bei einheitlicher Wandstärke. Außerdem macht die rauhe Oberfläche den Gegenstand unansehnlich, und falls es sich um ein Rohr handelt, setzt außerdem die rauhe Innenfläche der . Wand einer durch das Rohr zu pumpenden Flüssigkeit einen hö.heren Widerstand entgegen. _:

Zweck der Erfindung lot die Bereitstellung eines Verfahrens, mit dessen Hilfe man aus mit wärmehärtbarem Harz imprägnierten Fadensträngen Gebrauchsgegenstände von verbesserter Qualität herstellen kann.. ,

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt im einzelnen folgende Schritte; die kontinuierlich von Vorratsspule!! abgezogenen Fadenstränge werden so geleitet, daß der Einzelstrang völlig flach liegt und die Stränge parallel zueinander laufen, wobei sie sich seitlich etwas überlappen. Die Stränge vereinigen sich dann unter Aufrechterhaltung des Überlappens zu einem kontinuierlichen Fadenband; die Stränge werden, bevor sie zu einem Gegenstand aufgewickelt werden/, mit einem flüssigen wäfmehärtbaren Kunstharz getränkt. Bös. imprägn.ier:fce Fadenband

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wird dann über einen entsprechenden Formkörper gewickelt, so daß der beabsichtigte Gegenstand aufgebaut wird, worauf man das flüssige Harz aushärten läßt."

Erfindungsgemäß werden die Stränge vor dem Aufwickeln auf den Formkörper auf ganz bestimmte Weise miteinander vereinigt, nämlich derart, daß sie ein einziges flachliegendes Band aus parallelen Fäden bilden, das eine gleichmäßige und einheitliche Dicke hat. Als wärmehärtbares Kunstharz, das als Imprägnierungsflüssigkeit dient, kann ein beliebiges Harz der dem Fachmann für derartige Verfahren bekannten Art verwendet werden; vorzugsweise verwendet man ein Epoxyharz oder ein Polyesterharz. Die Fadenstränge können mit dem Kunstharz getränkt werden, nachdem sie das kontinuierliche Band gebildet haben, das denn durch ein Imprägnierungsbad geführt wird; die Stränge können jedoch auch einzeln zu einem früheren Zeitpunkt getränkt werden. Vorzugsweise erfolgt das Tränken unmittelbar nach dem Abziehen der Stränge von den Vorratsspulen, bevor sie auf den Formkörper weitergeleitet werden.

Die Erfindung sei nun anhand der Zeichnung näher erläutert, worin die einzelnen Figuren die folgende Bedeutung haben:

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 sind auf einer Grundplatte 15 eine erste Führungsrolle 11, zwei aufeinanderfolgende Führungszapfen 13 und 14, ein Führungsgestell 18 und eine zweite Führungsrolle

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angeordnet. Diese Elemente "bilden zusammen eine Vorrichtung zur Führung von Fadensträngen aus einem Vorrat gegen einen Formkörper, auf den sie aufgewickelt werden sollen. In der Zeichnung ist aus Gründen der Einfachheit die Vorrichtung für nur drei Fadenstränge 10 eingerichtet, während in der Praxis die Anzahl der geführten Fadenstränge beliebig ist. Diese Stränge werden aus irgendeiner Vorratsquelle (nicht dargestellt), gewöhnlich aus einer Reihe von in einem gemeinsamen Rahmen angeordneten Spulen, der ersten Führungsrolle 11 von Unten zugeführt. Die Rolle 11 ist parallel zur GrundplatteΊ5 angeordnet. Bevor die Stränge 10 die Führungsrolle 11 berühren, laufen sie zwischen einer Reihe von Zapfen 12 hindurch, die auf. der Grundplatte 15 angeordnet sind. Es ist darauf.zu achten, daß die Stränge 10 beim Durchlaufen der Zapfenreihe 12 die Zapfen möglichst nicht berühren sollen, da sowohl an dieser Stelle als auch im weiteren Durchlaufen der Vorrichtung jeder Kontakt der Fadenstränge mit Objekten, die von der Seite her auf die Stränge Kräfte ausüben könnten, soweit wie möglich vermieden werden soll. Dies hat seinen Grund darin, daß seitliche Kräfte dazu neigen, den Strängen einen unerwünschten, nicht flachen, sondern runden (z.B. kreisförmigen oder .elliptischen) Querschnitt zu verleihen. Die besten Resultate werden erzielt, wenn die Stränge 10 so früh wie möglich völlig flach liegen und während ihres ganzen Durchlaufes so verbleiben. Die Zapfen Ϊ2 sind daher so angeordnet, daß sie normalerweise mit den Strängen nicht in Berührung kommen; ihr Zweck ist lediglich, die Stränge auf der Rolle 11 zu halten, falls versehentlich ein Strang von der' Führungsrolle 11 abgleiten sollte, was zum Reißen der Stränge führen könnte. Bei einem seitlich nicht behinderten Lauf der Stränge über die Rolle 11 tragen die Zugkräfte in den Strängen dazu bei, diese flach zu halten. Die Stränge werden dann nacheinander um die Führungszapfen 13 und 14 geleitet, die in einem

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gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Der lauf der Stränge wird dabei zweimal in entgegengesetzter Richtung umgeleitet, d.h. sie machen über den Zapfen 13 eine Linkswendung und über den Zapfen 14 eine Rechtswendung. Während die Stränge um die Zapfen 13 und 14 herum gezogen werden, behalten sie ihre flache Lage bei und legen sich beim kontinuierlichen Arbeiten von sich aus derart auf die Oberfläche der Zapfen auf, daß sie nicht irgendwelchen bleibenden seitlichen Kräften unterworfen.sind. Anschließend führt man die Stränge einzeln über eine Reihe von leiterartig angeordneten Führungsstäben 19, die einen Teil des Führungsgestelles 16 darstellen.. Die Stäbe 19 haben einen zylindrischen Querschnitt und sind in gleichen Abständen parallel zueinander, und zu der Grundplatte 15 angeordnet. Die Achsen der Stäbe liegen ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene, die. zui* Grundplatte senkrecht steht.

Die Führunsszapfen 13 und-, 14^ sind relativ zu den anderen Puhrungsein.richtun.gen auf der Grundplatte 15 derart angeordnet, daß die flachen Stränge 10 beim Passieren der Führungsstäbe relativ zueinander parallel liegen und sich seitlich überlappen.

den Stäben 19 laufen die Stränge in, einem konvergierenden Weg gegen die zweite Führungsrolle 21,. wobei sie sich weiterhin seitlich überlappen* Auf der Führungsrolle 21 werden die Stränge 10 gleichmäßig "dachziegelartig" miteinander verbunden.» so daß sie ein einzelnes breites Band 20 aus parallelen Fäden bilden* Der Bereich,, in dem sieh die Kanten der Stränge im Band 20 überlappen, sollte so schmal wie möglich gewählt werden. Grundsätzlich* könnte auf ein Überlappen der Stränge in dem breiten Band 20 überhaupt verzichtet werden, d.h. die Längskanten des einen Stranges könnten den benachbarten Kanten der anderen Stränge unmittelbar anliegen. In der Praxis sind die Stränge 10 bei dem Durchgang über die Führungs-

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stäbe 19 jedoch kleinen gegenseitigen Bewegungen in Richtung der Achse derStäbe 19 unterworfen, weshalb eine geringe Überlappung notwendig ist," um sieherzugehen, daß in dem Band 20 keine Längslücken auftreten. Im allgemeinen ist es ausreichend* wenn aich auf den Führungsstäben 19 die flachen Stränge um etwa 10 io ihrer Breite überlappen» womit die oben erwähnten Nachteile vermieden werden« Wenn die Stränge unter Spannung über die Führungswalze 21 laufen, liegen die Fäden, aus denen die überlappenden Kanten bei je zwei Strängen bestehen, einander Seite an Seite an, so daß die Banddicke in den sich überlappenden Teilen derjenigen in den übrigen Teilen des entstehenden Bandes entspricht. Man erhält also-ein flaches Band von einheitlicher Dicke, das z.B. auf einen rotierenden Dorn (nicht gezeigt) spiralig aufgewickelt wird,, so daß. sich eine fortlaufende Fadenschicht auf dar Unterlage, bildet, Bwrahdas Rotieren des Domes werden die Stränge durchdie in Fig* I gestellte Yorrichtung hind.urahge.zogen.Bie verhältnisniäßig große Breite des Bandes e;rmöglicrht eine rasehe

Gegenstandes auf dem Dorn, wobei eine konstante ^icke der . Fadenschicht dadurch gewährleiste^^, daß das, laset 2Q wirklieh, flach liegt. Das Aufwickeln als solches ist dem Fachmann, ge.« nau bekannt» so daß hier auf linzielhei/ie;» verzichtet; werdea, ■. kann. - . .-■-".. ·■■-'■

Um die Arbeitsweise mögliohst variabel z,u gestalten insbesondere den Grad des tlberlappens der Btränge auf dem Führungsgestell 18. variieren zu können» sind die versehiedenen· Führungseinriohtungeia vorzugsweise einstellbar auf dtr platte 15 angeordnet. So können keis.p;iels,w,e.is.e die zapfen 13 und 14 in Schlitzen 16 und Vl in der Grun,dplatte: ;> verschiebbar sein» um ein seitlie-hes fersahieben der- Zapfen in eine andere Stellung zu ermöglichen _t in der sie d'ann wieder an der Grundplatte befestigt werden«. Auoh der

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der Zapfen 13 und 14 ist vorzugsweise verstellbar, ebenso wie die Lage der anderen Führungseinrichtungen, insbesondere des Führungsgestelles 18 bzw. seiner Stäbe 19.

Vorzugsweise werden die Stränge 10 mit einem flüssigen wärmehärtbaren Harz getränkt, bevor sie von unten der Führungsrolle 11 zugeleitet werden. Die Stränge können jedoch auch später getränkt bzw. imprägniert werden, z.B. wenn sich daraus nach Verlassen der zweiten Führungsrolle 21 das breite Band gebildet hat. Die Imprägnierung kann auf bekannte Weise erfolgen, beispielsweise derart, daß die Stränge bzw. das Band durch ein Bad des flüssigen Harzes hindurchlaufen.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung stimmt in der Arbeitsweise mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Auf einer in diesem Falle zu einem Trog ausgeformten Grundplatte 22 sind die verschiedenen Fütörungseinrichtungen angeordnet: nämlich eine erste feste Führungsstange 23, eine Reihe von auf einem Sockel 27a angeordneten Führungszapfen 24, ein Führungsgestell 25 mit einer Reihe von leiterartig in gleichmäßigem Abstand angeordneten zylindrischen Führungsstäben 26 und drei miteinander zusammenwirkende Führungsstangen 27. Die Stränge 10 passieren die Führungseinrichtungen in der obigen Reihenfolge. Die Zapfen 24 entsprechen in ihrer Funktion den Zapfen 13 und 14 in Fig. 1, d»h. sie richten die Stränge vor

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deren Eintritt in das Gestell/derart aus, daß sie sich beim Verlassen der Führungsstäbe 26 überlappen. Die Führungsstäbe erstrecken sich parallel zueinander und ihre Achaon liegen in einer gemeinsamen Ebene, die zu dem Boden 28 der Grundplatte rechtwinklig steht. ..--....

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In Pig. 2 ist der freie Raum zwischen zwei benachbarten Stäben 26 nur wenig weiter als die Dicke der flachliegenden Fadenstränge bei ihrem Eintritt in das Gestell, so daß diese 'Stäbe zur Aufrechterhaltung der einheitlichen Dicke in den Strängen mitwirken. Von dem Führungsgestell 25 konvergieren die Stränge gegen die Führungsstangen 27 hin und werden beim _: Passieren dieser Stangen 27 in sich dachziegelartig überlappende Berührung miteinander gebracht, worauf sie als einheitliches breites Band 20 von gleichmäßiger Dicke analog Fig. T die^Vorrichtung verlassen. . . ,

Die Führungszapfen 24 sind auf dem Sockel 27a parallel,in einer Reihe schräg hintereinander im gleichen Abstand angeordnet. Sie erstrecken sich in rechtwinkliger oder annähernd rechtwinkliger Richtung zu dem Boden 28 der Grundplatte. Die Art und Wöise, auf welche die Stränge über die Zapfen 24 laufen, geht im einzelnen aus der schematischen Draufsicht in Fig. 3 hervor.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung der Zapfen 24 hat den Vorteil, daß die Breite für das seitliche Überlappen der Stränge leicht durch eine kleine Winkelverschiebung (Drehung) des Sockels 27a um eine zum Boden 28 der Grundplatte 22 normale Achse einzustellen ist. Statt dessen oder zusätzlich kann der Sockel 27 derart angeordnet sein, daß er seitlich über den Boden der Grundplatte 22 verschoben werden kann. "

Es sei darauf hingewiesen, daß die Stränge bei den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und Figo 2 keinerlei seitlich wirkenden Kräften ausgesetzt sind, die ihre flachliegende Gestalt beeinflussen könnten. Die Stränge laufen vielmehr über die verschiedenen Führungsflächen ohne jeden Druck von der Seite her

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und können sich völlig eine Stellung aussuchen, in der keine seitlichen Kräfte auf sie einwirken.

Die in der Zeichnung dargestellten Einrichtungen können in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise können die verschiedenen Führungseinrichtungen entweder durch festliegende oder durch rotierbare Elemente gebildet werden.

Die zur Herstellung von derartigen Wickelgegenständen verwendeten Fadenstränge setzen sich gewöhnlich aus Glasfasern zusammen, jedoch kann die Erfindung auch für jeden anderen Typ von Fadensträngen verwendet werden.

Patentansprüche

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Claims

1A-35 835 Patentansprüche

ί 1 y Verfahren zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen aus mit einem synthetischen wärmehärtbaren Harz imprägnierten· Fadensträngen, dadurch gekennzeichnet , daß man kontinuierlich laufende Fadenstränge derart führt, daß jeder einzelne Strang flach liegt und die Stränge einander parallel laufen und sich seitlich etwas überlappen, worauf man die Stränge unter Aufrechterhaltung des Überlappens zu einem kontinuierlichen Fadenband zusammenfaßt, wobei entweder die Einzelstränge oder das Bad mit dem wärmehärtbaren Kunstharz imprägniert werden und man durch Aufwickeln des Bandes auf einen geeigneten Formkörper den gewünschten Gegenstand ausformt und anschließend das flüssige Imprägnierharz härtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Stränge dadurch in sich seitlieh überlappende Stellung bringt, daß man sie einzeln über eine Reihe von parallel und in gleichem Abstand angeordneten langgestreckten Führungseinrichtungen führt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die langgestreckten Führungseinrichtungen durch mit ihren Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegende zylindrische Stäbe (19» 26) gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennze ichnet , daß die Stränge einzeln über mindestens zwei Führungselemente (13» 14, 24), die den Strang nacheinander in entgegengesetzter Richtung drehen-, zu ihrer sich gegenseitig überlappenden Stellung geführt werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungselemente aus einer Reihe von langgestreckten, parallelen und im gleichen Abstand angeordneten Elementen (24) "bestehen, wobei jeder einzelne Strang zwischen zwei benachbarten Führungselementen derart durchgeführt wird, daß er mit beiden Elementen in Berührung kommt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5> dadurch g e k e η η · zeichnet , daß die Stränge in von der Seite her unbehinderter Bewegung über die Führungselemente geführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Führungselemente (24) von zylindrischer Form und mit ihren Achsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

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