DE2025915A1 - Distribution of reinforcing glass fibres - in the prodn of resin - /glass fibre preforms - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verteilung von als Verstärkungsmaterial dienenden Glasfasern bei der Herstellung von Kunststoffteilen bzw. von mit Kunststoff zu tränkenden Vorformlingen aus Glasfasern Bei der Herstellung von mit Glasfasern verstärkten Teilen aus Kunststoff besteht das Problem, die verstärkenden Glasfasern in den Kunststoff einzubringen. Bei der Herstellung von kompliziert geformten Teilen müssen Vorformlinge hergestellt werden, die im wesentlichen aus Glasfasern bestehen und in einer Form mit Kunststoff getränkt werden. i?Ur die Herstellung der Vorformlinge ist es bekannt, die Glasfasern mit einem Schneidwerk in kurze Stücke von 2,5 bis 4 cm Länge zu zerteilen und die kurzen Faserstücke an ein gelochtes Blech anzusaugen, dessen Form der gewünschten Form des Vorformlings entspricht. Um dem Vorformling einen gewissen Zusammehalt zu geben, wird auf die Fasern ein Festiger aufgesprüht. Bei diesem Verfahren muß also ein Schneidwerk für die Zerteilung der Fasern vorhanden sein. Wegen der relativ kurzen Faserstücke ist die spezifische Festigkeit eines Kunststoffteiles wesentlich geringer als bei Verwendung von zusammenhängenden, z.B. aufgewickelten Fasern oder bei Verwendung von Gewebebahnen aus Glasfasern. Es läßt sich auch nicht vermeiden, daß ein Teil der kurzen Faserstücke nicht wie gewünscht auf das Lochblech gelangt.
• Bei der Verbindung eines Behälterbodens mit einem Behältermante3Äst es bekannt, ein aus Glasfasern bestehendes gewebtes Band auf die Verbindungsstelle zwischen Behältermantel und Behälterboden aufzulegen. Gewebte Bänder aus Glasfasern sind verhältnismäßig teuer. Ferner werden bei der Herstellung von Teilen aus faserverstärktem Kunststoff in großem Umfang Glasfasermatten verwendet, die aus nicht miteinander verwebten Glasfasern bestehen, also als Vliese ausbildet sind. Die Lagerhaltung großer Matten und auch das Aufbringen der Matten sind umständlich und damit teuer und zeitraubend.
• Durch die Erfindung soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem die Lagerhaltung und Verarbeitung von Glasfasermatten und zum Teil auch von Glasfasergeweben vermieden werden kann.
• Bei der Herstellung von Vorformlingen soll das Zerteilen der Fasern in kurze Stücke vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens ein Strang (Roving) aus Glasfasern mit Hilfe eines Luftstrahles durch eine Düse geblasen wird und daß die Düse relativ zu der mit Glasfasern zu belegenden Fläche bewegt wird.
• Mit einem solchen Verfahren ist es möglich, einen Roving in Einzelfäden (sogenannte Ends) aufzulösen. Ein Roving besteht aus 20 bis 60 Ends, während jedes End aus ca. 200 tinzelfasern besteht, die einen Durchmesser von 7 bis 13 /u aufweisen.
• Bei der Auflösung des Rovings in Eds bleiben die Ends im wesentlichen zusammen. Durch die Auflösung des Rovings in seine Ends ist ein beliebiges Verlegen der Glasfasern möglich. Die Ends legen sich in Form von Schlingen auf die zu belegende Fläche. Die Glasfasern werden also nicht in kurze Stücke zerhackt, was für die Festigkeit des Endproduktes von Vorteil ist.
• Bei einer Ausf~hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Verbindung eines Behälterbodens mit einem Behältermantel wird die Düse über der Verbindungsstelle hin- und hergehend bewegt, während Behältermantel und Behälterboden vorzugsweise rotieren. In diesem Fall wird also anstelle des Auflegens eines teueren Gewebebandes auf die Verbindungsstelle sozusagen Glasfaser aufgespritzt. Dieses Auftragen wird vorteilhafterweise automatisch durchgeführt, wobei sich die Düse in einer Halterung befindet, die automatisch hin-und herbewegt wird.
• Eine andere Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Herstellung eines Behältermantels im Wickelverfahren angewendet. Hierbei wird die Düse längs dem sich drehenden Wickelkern hin- und hergehend bewegt. Auf diese Weise werden zwischen die auf den Wickelkern aufgewickelten Fasern nicht orientierte Fasern in Form einer Endlosmatte eingebracht. Lurch Überwickeln werden diese Fasern gut festgehalten. Man vermeidet also in diesem Fall das Aufbringen vorbereiteter Matten auf den Wickelkern.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch bei der Herstellung eines Vorformlings angewendet werden. In diesem Fall wird die Düse relativ zu einem Lochblech bewegt, auf dessen Unterseite in an sich bekannter Weise eine Absaugeinrichtung einwirkt.
• Gegenüber dem konventionellen Verfahren, bei dem kurz geschnittene Fasern auf das Lochblech aufgetragen werden, wird der Vorteil gewonnen, daß kein Schneidwerk gebraucht wird und daß die gesamte Fasermasse auf das Blech aufgetragen wird, so daß keine Verluste eintreten. Da im Gegensatz zu kurz geschnittenen Fasern in Schlingen verlegte zusammenhängende Fasern eine elastische Wirkung derart haben, daß sich das aufgetragene Vlies vom Formblech abheben kann, ist gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, daß der Vorformling während er durch Unterdruck an das Lochblech angesaugt wird, in an sich bekannter Weise durch einen Festiger verfestigt und dieser mit Hilfe eines über dem Lochblech angeordneten Wärmestrahlers getrocknet wird. Im Gegensatz zum bekannten Trocknen im Durchlaufofen wird erfindungsgemäß die Trocknung vorgenommen, solange sich der Vorformling noch auf dem Lochblech befindet und an dieses angesaugt wird.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein Düsenrohr, in das der Roving einführbar ist und eine Luftzuführeinrichtung zum Zuführen von Druckluft in das Düsenrohr. Vorteilhafterweise endet das Düsenrohr mit einer vorderen sich zur Mündung hin verbreiternden Schlitzdüse. In diesem Fall wird der Roving zu einem Band verbreitert, was die orientierte Verlegung des aufgelösten Rovings ermöglicht. Wenn eine Orientierung der Fasern nicht erwünscht ist, wird im allgemeinen eine Duse mit kreisrundem Querschnitt verwendet.
• Eine Weiterbildung der Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen äußeren rohrförmigen Körper, der das Düsenrohr umgibt, eine in den Ringraum zwischen dem Düsenrohr und dem äußeren Körper mündende Luftzuführung und seitliche Öffnungen im Düsenrohr für den Lufteintritt. Bei einer solchen Vorrichtung ist vorteilhafterweise in das hintere Ende des äußeren Körpers eine mit dem Dügenrohr fluchtende Einlaufdüse für den Roving eingesetzt. Vorteilhafterweise ist diese Düse relativ zum äußeren Körper in ihrer Längsrichtung verstellbar, z.B.
• verschraubbar und greift mit einem sich verjililgenden vorderen Ende in das Düsenrohr ein. Hierdurch ist es möglich, einen ringförmigen Eintrittsquerschnitt am hinteren Ende des Düsenrohres zu verstellen oder ganz zu verschließen und so die Saugwirkung des Luftstrahles zu variieren.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind nahe bei der Düsenöffnung in der Mitte der Breitseiten des abgeflachten Ixisenrohre 5 Lufteintrittsöffnungen angebracht.
• Durch den Luftstrahl, der durch die Lufteintrittsöffnungen an den Flachseiten in das Düsenrohr eintritt, wird der Hauptstrahl unterteilt. Die so gebildeten Teilströme werden an die Schmalseiten der Düse angelegt, Der bereits aufgelöste Roving wird vom Luftstrom in Abhängigkeit von der Drallfolge in der Düse hin- und herbewegt.
• In der Zeichnung sind Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längs schnitt durch die Vorrichtung zum Ansaugen und Auflösen des Rovings, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen eines Vorformlings und Fig. 4 ebenfalls in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Behältermantels.
• Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem äußeren rohrförmigen Körper 1, einem in diesem Körper angeordneten Düsenrohr 2, einer Einlaufdüse 3, einer Austrittsdüse 4 und einem Luftzuführungsrohr 5.
• Der äußere Körper 1 ist ein Rohr mit einem Boden 6, in dem sich eine Gewindebohrung 7 befindet. Auch das vordere Rohrende ist bei 8 mit Gewinde versehen, Das Düaenrohr 2 ist in seinem hinteren Bereich 9 im Querschnitt kreisförmig. Das Eisenrohr 2 geht im Bereich 10 in einen ovalen Querschnitt über. In der Austrittsdüse sind seitliche Eintrittsöffnungen 11a und 11b vorgesehen. Die Düsenöffnung 12 ist schlitzförmig, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist. und erweitert sich zur Mündung hin.
• Die Eintrittsdüse 5 ist als Schraube ausgebildet und ist an ihrer Eintrfisstelle bei 13 abgerundet. Das vordere Ende 14 der Einlaufdüse ist konisch ausgebildet und greift in die hintere Öffnung des Düsenrohres 2 ein. Zwischen der Kegelfläche und dem Düsenrohr verbleibt ein Ringquerschnitt 15, der je nach Einschraubtiefe der Einlaufdüse 3 enger oder weiter ist oder auch ganz geschlossen werden kann. Das I.uftzuführungsrohr 5 ist seitlich an den Körper 1 angeschlossen und mündet in den Ringraum 16, der zwischen der Außenseite des D~usenrohres 9 und der Innenseite des rohrförmigen Körpers 1 vorhanden ist.
• Wenn über die Einlaufdüse 3 ein Roving 17 zugeführt wird, wird er durch den Luftstrom mitgerissen, der im Düsenrohr 2 entsteht. Der Luftstrom entsteht infolge der Einführung von Druckluft durch das Zuführungsr'ohr 5. Die Druckluft tritt entsprechend dem Pfeil 18 durch den Ringquerschnitt 15 und entsprechend dem Pfeil 19 durch die Öffnungen 11a, lib ein.
• Durch die Saugwirkung des Strahles wird der Roving 17 mit hoher Geschwindigkeit mitgerissen. Er wird in seine einzelnen Ends aufgelöst und durch den Luftstrahl 19 im Zusammenwirken mit dem Drall im Roving selbst hin- und herbewegt.
• Die Anlage gemäß Fig. 3 zur Herstellung eines Vorformlings hat ein Lochblech 20, das an einem Ring 21 befestigt ist. Der Ring 21 ist drehbar gelagert, was durch Unterstützungsrollen 22 und einen Elektromotor 23 angedeutet ist, der über ein Antriebsrad 24 den Ring 21 antreibt. Unterhalb des Ringes 21 ist ein Trichter 25 angeordnet, von dem eine Saugleitung 26 zur Saugseite 27 eines Gebläses 28 führt.
• Zur Anlage gehört ferner die Pistole 29, die entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildet ist und einen Druckluftanschluß 30 aufweist. Außer der Pistole 29 für das Aufteilen des Rovings ist eine Pistole 31 vorgesehen, mit der ein Festiger auf den herzustellenden Vorformling aufgesprüht werden kann. Über dem Blech 20 befindet sich eine Heizvorrichtung 32.
• Bei der Herstellung eines Vorformlings, hier eines Wölbbodens, wird ein Roving 33 aus einer Innenabzugspule 34 abgezogen.
• Der Roving wird über eine Öse 35 geführt. Der Roving wird, wie dies anhand der Fig.1 und 2 beschrieben ist, durch den I.uftstrahl aufgelöst und auf das Lochblech 20 aufgetragen, das während des Auftragens rotieren kann. Durch Absaugen von Luft durch die Löcher 36 im Lochblech 20 wird eine gute Haftung der Fasern auf dem Lochblech erzielt. Auf die auf dem Lochblech verlegten Ends wird mit der Pistole 31 ein Festiger aufgesprüht. Durch Beheizen mit der Heizvorrichtung 32 wird der Festiger zum Erstarren gebracht, so daß der Vorformling formstabil ist.
• Bei der Weiterverarbeitung des Vorformlings-wird dieser in bekannter Weise in eine Form eingelegt und in dieser Form mit Kunststoff getränkt.
• In Fig. 4 ist das Aufbringen von in Längsrichtung eines Behältermantels verlaufenden Fasern dargestellt. Ein Behältermantel wird im Wickel wrfahren dadurch hergestellt, daß auf einen Wickelkern 37 aus parallel zueinander verlaufenden Rovings gebildete Bänder 38 aufgewickelt werden, die zuvor durch ein Kunststoffbad 39 gezogen und dadurch mit Kunststoff getränkt wurden. Das Aufwickeln kommt infolge Rotation des Wickelkernes 37 in Richtung des Pfeiles 40 zustande. Erfindungsgemäß nun wird mit Hilfe einer Pistole 29 aus einer Spule 34 ein Roving abgezogen und dabei durch eine DWse 35 geführt und die Ends dieser Rovings werden auf den Wickelkern aufgetragen. Die Ends werden unmittelbar nach dem Auftrag vom aufgewickelten Rovingband 38 fixiert, wenn entsprechend Fig. 4 die Zuführung der Glasfasern des Rovings 33 an der Zuführungsstelle des Rovings 38 zur Wickeltrommel 37 vorgenommen wird.

Claims (11)

1. Patentanspruche:

   Verfahren zur Verteilung von als Verstärkungsmaterial dienenden Glasfasern bei der Herstellung von Kunststoff teilen bzw. von mit Kunststoff zu tränkenden Vorformlingen aus Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strang (17; 33) (Roving) aus Glasfasern mit Hilfe eines Luftstrahles durch eine Düse (12) geblasen wird und daß die Düse (12) relativ zu der mit Glasfasern zu belegenden Fläche (20; 37) bewegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, #dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verbindung eines Behälterbodens mit einem Behältermantel die Düse über der Verbindungsstelle hin- und hergehend bewegt wird, während Behältermantel und Behälterboden vorzugsweise rotieren und mittels der Düse die Ends des Rovings in möglichst breiten und flachen Schlaufen verlegt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines Behältermantels im Wickelverfahren die Düse längs dem sich drehenden Wickelkern (37) in Längsrichtung desselben hin- und hergehend bewegt wird (Fig. 4).
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines Vorformlings die Düse relativ zu einem Lochblech (20) bewegt wird, auf dessen Unterseite in an sich bekannter Weise eine Absaugeinrichtung (28) einwirkt (Fig. 3).
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling durch einen Festiger verfestigt und durch einen über dem Lochblech (20) angeordneten Wärmestrahler (32) getrocknet wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Düsenrohr, in das der Roving einführbar ist und eine tuftzuführeinrichtung (15) zum Zuführen von Druckluft in das Dusenrohr.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr mit einer sich zur Mündung hin verbreiternden Schlitzdüse endet.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, gekennzeichnet durch einen äußeren rohrförmigen Körper (1), der das Düsenrohr (2) umgibt, eine in den Ringraum (16) zwischen dem Dusenrohr (2) und dem äußeren Körper (1) mündende Iiuftzuführung (5) und eine Verbindung (15) vom Ringraum (16) in das Innere des Düsenrohres (2).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das hintere Ende des äußeren Körpers (1) eine mit dem Düsenrohr (2) -fluchtende Einlaufdüse (3) für den Roving (17) eingesetzt ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennseichnet, daß die Einlaufdüse (3) relativ zum äußeren Körper (1) in ihrer Längsrichtung verstellbar, z.B. verschraubbar ist und mit einem sich verjüngenden vorderen Ende (14) in das Düsenrohr (2) eingreift.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nahe bei der Düsenöffnung in der Mitte der Breitseiten des abgeflachten Düsenrohres (2) Lufteintrittsöffnungen (11a, 11b) angebracht ßind.