DE2155276B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Imprägnieren einer Faserbahn mit einem Harz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren einer Faserbahn mit einem Harz, bei dem man die Faserbahn zwischen zwei Trägerbahn η einbringt, von welchen wenigstens eine einen Oberflächenüberzug aus dem Imprägnierharz aufweist, und unter Anwendung von Druck auf die Schichtung das Imprägnierharz von der Trägerbahn in die Faserbahn überträgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung geht somit aus von einer Imprägnierung im sogenannten Übertrag-Verfahren, bei welchem die Har/.schicht. die zuvor in Form eines (festen oder halbfesten) Überzugs auf einer Trägerfolie vorliegt. von dieser auf die Faserschicht übertragen wird. Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 35 36 549 bekannt. Daneben sind auch als sogenannte Badimprägnierung bezeichnete Imprägnierungsverfahren bekannt, bei welchen die Fasermatte durch ein flüssiges Imprägnicrungsbad aus dem Imprägnicrungsharz läuft (vgl. beispielsweise die deutschen Auslegcschriften 12 65 976, 12 11 793, Il 81 900) bi/.w. die Fasermattc in eine auf einer unteren Trennfolie aufgebrachte flüssige Imprägnierharzsehichl cingedrückt wird (vgl. deutsche Offcnicgungsschrifi 18 07 6M b/.w. schweizerische Patentschrift 4 48 503).

Sowohl bei den bisher bekannten Übertrag-Imprägnierunjisvcrfahren wie bei den Büd-Imprügnierverfuhrcn erfolgt die eigentliche Imprägnierung, d. h. die Durch-und-Durch-Tränkung der Matte mit dem Imprägnierharz in einem verhältnismäßig engen Quetschspalt zwischen zwei miteinander zusammenwirkenden, gegeneinander vorgespannten Quetschwalzen durch einen praktisch punktweise oder jedenfalls innerhalb eines sehr geringen Bereichs (nämlich in dem Quetschspalt zwischen den Quetschwalzen) aufgebrachten Preßdruck. Dies hat, insbesondere bei der Herstellung von Verbandstoffen mit vcrhiiliniMiV'ßig hi hem llurziinieil den wesentlichen Nachteil, daß bei d;-T Anwendung dieses punktweisen Preßdrucks auf verhältnismäßig dicke llar/schichten eine Tendenz /ur Bildung eines Harzp.Hsters unmittelbar vor dem Quetschspult besteht. Hieraus ergeben sich Schwierigkeiten für die Erzielung eines gleichmäßigen Produkts. Außerdem muß bei diesem Quetschverfiihren und bei verhältnismäßig hohen tlar/anieilen der angewandte Quetschdruck, da er praktisch nur punktweise oder jedenfalls nur innerhalb eines flächenmaßig sehr geringen Bereichs ausgeübt wird, verhältnismäßig hoch sein. Auch dies beeinträchtigt die Erzielung eines gleichmäßigen Erzeugnisses, und zwar sowohl hinsichtlich der Kontrolle der Dicke und dos Imprägnicrungsgrades, wie auch wegen der Gefahr, daß die Anordnung eier Fasern in der Faserschicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Der die Übertragung des lmpragnierungsharz.es von der Trägerfolic auf die Faserbahn bewirkende Preßdruck, der bei den bekannten Verfahren wie erwähnt im wesentlichen punktförmig oder jedenfalls innerhalb eines engbegrenzten Bereichs im Queischspalt zwischen zwei Quciscliwal/cn aufgebracht wird, bewirkt zudem, daß ein Teil des Imprägnierungsharzes, das zunächst an der Einliiufscitc des Quctschspaltcs in die Bahn hineingepreßi wird, an der Auslaufseile wieder aus ihr herausgedrückt wird, woraus sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung von Verbundwerkstoffen mit verhältnismäßig hohem llar/.anicil ergeben, wie sie für bestimmte Anwendungszwecke erwünscht sein können; beispielsweise können Verbundwerkstoffe mit einem Harzanteil von mehr als 50% erwünscht sein.

Die vorstehend erwähnten Nachteile bestehen auch bei dem Verfahren und der Vorrichtung wie sie aus der bereits erwähnten US-Patentschrift 35 36 549 bekannt sind. Hierbei ist eine Schichtung aus zwei Tragerfolien. von welchen wenigstens eine mit dem Imprägnierungsharz, beschichtet ist, und dazwischen eingestreuten Faserschnitzcln oder Rovings, um eine rotierende Trommel verhältnismäßig großen Durchmessers geführt, wobei entlang dem Ankigebercich der Schichtung an der Trommel eine Aufeinanderfolge von Walzen verhältnismäßig kleineren Durchmessers vorgesehen sind, welche mit der Trommel unter Ausübung eines Anpreßdrucks zusammenwirken. Beispielsweise sind bei der bekannten Vorrichtung um etwa den halben Umfang der Trommel verteilt aufeinanderfolgend eine Andruckwalze zur anfänglichen Kontaktierung, Profilwalzen zur Fixierung der Glasfaserschicht, ebenfalls profilierte Knclwalzcn zur eigentlichen Imprägnierung sowie gegebenenfalls Egnlisicrwalz.cn vorgesehen. Auch dieses bckinntc Verfahren beruht daher auf Imprägnierung durch im wesentlichen punktweise aufgebrachten Preßdruck in den Quetschspaltcn zwischen aufeinanderfolgenden Walzen und einer großen Trommel, so daß hierbei die obenerwähnten Nachteile ebenfalls auftreten.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Imprägnierungsverfahrens und einer Vorrichtung hierfür zugrunde, bei welchen die erwähnten Nachteile der Imprägnierung durch punktweise oder jedenfalls örtlich begrenzte Quetschung vermieden und die Erzielung eines gleichmäßigen Erzeugnisses mit genau kontrollierbaren Eigenschaften und hoher Gleichförmigkeit der Faserlage, des Harzanteils und der Schichtdikkc gewährleistet werden, wobei insbesondere auch die Imprägnierung von Faserbahnen mit besonders hohem Harzantcil ermöglicht werden soll, wie er bisher mit

iler QuimchimpHlgnierung nicht uhne weiteres er/iel· bur wur.

2Lu diesem Zweck ist bei dem Verfuhren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Druck /ur Übertrugung des Impriignierhar/.es aus- s sclfiließlich durch die Zugspannung der Trägerbahnen beim Herumführen der Schichtung um einen wesentlichen Teil des Umfanges einer beheizten Walze aufgebracht wird.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung erfolgt somm die Imprägnierung stall mittels einer (oder mehreren aufeinanderfolgenden) punklweiscn Quetschungen) mil hohem Quclscndruck mittels einer großflächigen Pressung der Schichtung aus Faserbahn uriii beidseitig anliegenden Trägerbahnen mit einem verhältnismäßig geringen Anpreßdruck entsprechend der Zugspannung der Trägerbahnen beim Herumführen um einen wesentlichen Teil des Umfangs der Walze. Die sich bei den bekannten Quetschverfahren aus der punktweisen Anwendung eines verhältnismäßig ho- ϊ₀ hen Quetschdrucks ergebenden Schwierigkeiten (Ausbildung von Kunstharzpolstern unmittelbar vor der Quetschsielle, Beeinträchtigung der Faseringe. Ungleichmäßigkeit der Imprägnierung und des Hai/.anicils. Dickeschwankungen) treten hierbei nich. auf; vor allem lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Faserbahnen mit einem verhältnismäßig hohen Hlarzanteil von beispielsweise 50% imprägnieren, da elin teilweises Wiederherausdrücken des Harzes aus der Fi.serbahn. wie es an der Auslaufseile enger Quetschspalte unter dem Einfluß des hohen örtlichen Quetschdrucks auftritt, beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht stattfinden kann, bei welchem die Faserb'ahn über den gesamten, großflächigen Andruckbereich zwischen d<:n enganliegenden Trägerbahnen, über welche ja der F'reßdruck großflächig aufgebracht wird, eingeschlossen ist. Hinzu kommt die Verringerung des apparativen Aufwandes, da weder verhältnismäßig stark beanspruchte und daher stark verschleißende Quetschaggregate benötigt werden, noch zusätzliche Hilfsvorrichtungen wie Egalisicrwalz.cn, zusätzlich zugeführte oder «ilalionsir angeordnete Halterung*- und Verteilungsfäden u. dgl.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei einer derartigen Vorrichtung vorgesehen, da3 sie zwei gegenläufig drehende Walzen aufweist, wobei die Schichtung zunächst um einer. Teil des Umfanges der einen Walze, sodann durch den Durchlaufspali zwischen den beiden Walzen und schließlich um einen Teii des Umfanges der zweiten Walze geführt ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, deren Figur in schematisierter Form eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindiingsgemäßen Verfahrens zeigt.

In der Zeichnung iu mit 10 nine Vorratstrommel bezeichnet, von welcher eine Bahn 11 aus in einer Richtung longitudinal ausgerichteten Kohlenstoffasern zugeführt wird. Oberhalb und unterhalb der Faserbcihn 11 sind weitere Vorratstromrnelri 12 und 13 zur Zufuhr von Silikon-Trennpapicr vorgesehen, das jeweils auf der der Faserbahn 11 zugewandten Seite mit einem Film aus einem Epoxyharz überzogen isi, dessen Dicke entsprechend so kontrolliert ist, daß der erforderliche endgültige I larzanlcil in der Schichtung erhalten wird.

Das in dieser Weise überzogene Papier wird von diesen Vorratstrommeln gegen die Ober- und Unterseite der Faserbahn ti zugeführt: die so gebildete sandwichartige Schichtung läuft über eine beheizte Waize 14. Mittels Kupplungen 15 und 16 an den Vorratstrommeln 12 bzw. 13 werden die Bahnen unter Zugspannung gehalten, derart, daß die Sandwich-Schichtung gegen die Oberfläche der Walze 14 gepreßt wird.

Die Schichtung läuft etwa um den halben Umfang der Walze 114, sodann durch den Durchlaufspalt zwischen der Walze 14 und einer weiteren Walze 17 und schließlich entlang etwa dem halben Umfang dieser weiteren Walze 17. Hinter der V. jlze 17 werden die imprägnierte Faserbahn 11 und die Trennpapierbahnen voneinander gelöst; die imprägnierte Faserbahn 11 wird auf eine Aufwickelspule 18 aufgewickelt, während das Trcnnpiipier auf angeiriebenen Aufwickehrommeln 19 und 20 aufgewickelt wird. Die Antriebe für die Trommeln 1,9 und 20 und die Kupplungen an den Vorratstrommeln 12 und 13 sind so ausgebildet und eingestellt, daß das Trennpapier unter einer hinreichenden Spannung steht, so daß die Schichtung gegen die Walzen 14 und :I7 gedruckt wird.

Im Betrieb arbeilet die Vorrichtung wie folgt: Beim Verlauf über die beheizten Walzen wird das Harz erhitzt und von dem Trennpapier auf die Faserbahn übertragen. Da die sandwichartige Schichtung über eine verhältnismäßig lange Weglänge in Berührung mit den beheizten Walzen steht, ist der für die Übertragung erforderliche Druck verhältnismäßig niedrig iind kann durch die Zugspannung in dem Trennpapier aufgebracht werden-, es werden daher keine mit hohem Quetschdruck arbeitende Quetschspallen benötigt, durch welche der hohe Harzanteil aus der Faserbahn wieder ausgequetscht würde.

Die beschriebene Vorrichtung kann abgewandelt werden. So kann entweder eine der Walzen 14 und 17 oder es können beide beheizt sein; es kann entweder eine der Trägerbahnen, oder es können beide Trägerbahnen mit einem Harz, beispielsweise einem Epoxyharz überzogen ».ein. Das Verfahren eignet sich zur Anwendung für verschiedenartige Harze und außer für die beschriebenen Kohlenstoffasern auch für verschiedenartige Fasern wie beispielsweise Glasfasern, Borfasern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1. Piilcnianspriiehe:

   I. Verfahren /um Imprägnieren einer Faserbahn mil einem Harz, bei dem mun die Faserbahn /wivehen zwei Triigerbnhnen einbringt, von welchen wenigstens eine einen Oberflächenüberzug aus dem Impragnierharz aufweist, und unter Anwendung von 13ruck auf die Schichtung das Impriignierhar/ von der Trägerbahn in die Faserbahn übertrügt, dadurch gekennzeichnet, dall der Druck zur Übertragung des Imprägnierharzes ausschließlich durch die Zugspannung der Trägerbahnen beim Herumführen der Schichtung um einen wesentlichen Teil des Umfanges einer beheizten Walze aufgebracht wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine angetriebene Aufwickeltrommel (19, 20) und eine gebremsic Vorratstrommcl (12, 13) für wenigstens eine der Trägerbahnen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei gegenläufig drehende Walzen (14, 17) aufweist, wobei die Schichtung zunächst um einen Teil des Umfanges der einen Walze (14), sodann durch den Durchlaufspalt zwischen den beiden Walzen (14. 17) und schließlich um einen Teil des Umfanges der zweiten Walze (17) geführt ist.