DE2318501A1

DE2318501A1 - Vorrichtung zur herstellung von faservorformlingen

Info

Publication number: DE2318501A1
Application number: DE2318501A
Authority: DE
Inventors: Ronald L Damon; Arthur J Wiltshire
Original assignee: Structural Fibers Inc
Current assignee: Structural Fibers Inc
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1974-10-31
Also published as: NL7303749A; GB1380027A; FR2223162A1; FR2223162B1; DE2318501C2; US3791783A; BE796847A; CA957925A

Description

I 9. Apr!!

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH

PATFKT/.MWALT
3Ο34 UNTEKPFAFFENHOFEN

Postfach 2318501

St 3227

Structural fibers, Inc., Chardon, Ohio / USA

Vorrichtung zur Herstellung von Faservorformlingen

Die Erfindung "betrifft die Herstellung von hohlen faserverstärkten Kunststoffgegenständen, wie Behältern, insbesondere eine Maschine zur Herstellung von Faservorformlingen, welche mit einem aushärtbaren Harz imprägniert werden, um die fertigen Behälter zu bilden. Bei der Herstellung derartiger Gegenstände werden Fasern zufälliger Ausrichtung in die geeignete Gestalt des durch Pressverformung herzustellenden Gegenstands gebracht und in dieser Gestalt durch ein Kunstharzbindemittel gehalten. Der Formling wird anschliessend innerhalb des festen Gehäuses ein,er Pressform eingeschlossen. Ein ausdehnbarer Sack, der die Gestalt des fertigen Gegenstands festlegt, wird in das Innere des der Pressform aufgelegten Formlinge eingebracht. Der Formling wird in der Pressform an seinem Platz durch die Anwendung eines geeigneten massigen Drucks gehalten, indem der Sack expandiert wird, um den Faserformling gegen die Pressform zu halten. Anschliessend wird der Faserformling teilweise von einem in Wärme aushärtendem Harz oder ähnlichem durchdrungen. Der Sack wird anschliessend

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durch weiteres Aufblasen expandiert, um den Faserformling der-i art anzudrücken, dass das Kunstharz über den Formling verteilt wird. Auf diese Weise erhält man die Ergebnisse der Pressverformung, während man gleichzeitig eine Wanderung der Fasern und eine Zerstörung des aufgelegten Formlinge vermeidet. .

Das oben beschriebene Verfahren ist in der US.Reissue-PS 25 241 beschrieben. Der Paserformling gemäss diesem Patent enthält einen flachen Bogen von einer Fasermatte, der in eine zylindrische Form gewickelt ist, um die Seitenwandung eines zylindrischen Behälters festzulegen. Die Oberseiten und Bodenteile des Faserformlings enthalten vorgeformte Faserkappen. Gemäss dieser bekannten Lehre entsteht-somit eine sieh in Längsrichtung erstreckende Überlappung oder eine Naht durch die Matte der Seitenwandung, wobei eine derartige Naht dazu führt, dass eine ungleiche Menge yon Faserverstärkungsma— terial entlang des sich in Längsrichtung überlappenden Bereichs der Matte zu liegen kommt. Darüber hinaus benötigt man, da die Endvorformlinge getrennt hergestellt werden, eine sich überlappende Verbindung zwischen der Matte der Seitenwandung und den Verformungen. Auch an diesen sich überlappenden Verbindungsstellen entsteht eine Ungleichmässigkeit hinsichtlich

er der Mengen des Verstärkungsmaterials. Desweiteren/geben die Überlappungen der Verbindungsstellen im Bereich der Über-rlappungkein gleichförmiges Ineinandergreifen der Fasern.

Zur Vermeidung der "oben genannten Probleme wurden Verfahren vorgesehlagen, um einen Faservorformling zu bilden, der einen rohrförmigen Bereich und einen damit einheitlich verbundenen Endbereich aufweist, in dem die Fasern, welche den Vorform- j ling bilden, gleichförmig längs des gesamten Vorformlings \ verteilt sind, so dass das Endprodukt eine gleichförmige hohe Festigkeit aufweist, ohne dass überschüssige Mengen von Fasern an irgendeiner Stelle angebracht sind. Auf diese Weise wird auch erreicht, dass der fertige Gegenstand nicht mehr

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als lediglich eine liaht aufweist. Eine derartige Technik ist ln der gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung Fr. 742 692-der Anmelderin "beschrieben.

G-emäss dem Verfahren' in der oben beschriebenen Anmeldung wird eine längliche siebartige Form um ihre Längsachse gedreht. An das Innere dieser siebartigen Form wird ein Vakuum angelegt, um Luft in den Formling zu ziehen, während eine grosse Zahl von zufällig orientierten zerhäckselten Faserstücken gegen die Aussenseite der rotierenden Form von einem Gespinst-

ί zerhäcksler gerichtet werden, welche sich längs der Form bewegt. Auf den Häcksler folgt ein Sprühnebel von einem wärmeaushärtenden Kunstharzbindemittel, um die Fasern an Ort und Stelle festzuhalten. Die durch das Bindemittel imprägnierten Fasern werden anschliessend einer Wärmebehandlung unterworfen, damit das Bindemittel aushärtet.

Mit diesem Verfahren ist es zwar möglich, die Probleme zu überwinden, welche bei einer Vielzahl von sich überlappenden Nahtstellen auftreten und die Kosten für den Formling zu erniedrigen, indem man erreicht, dass eine Matte für die Seitenwandung nicht mehr notwendig ist. Es zeigte sich jedoch, dass bei diesem Verfahren ein erheblicher Anteil der Fasern verloren wird, da die siebartige Form nicht alle Fasern auf ihrer Seitenwandung festhält. Darüber hinaus ist es schwierig, Toleranzen für den Aussendurchmesser einzuhalten, da diese Toleranzen von der Abgaberate der Fasern auf der siebartigen Form, der Geschwindigkeit der Vorbeibewegung der Faserquelle längs dieser Form und der Rotationsgeschwindigkeit dieser Form abhängen. Es ist wichtig, den Aussendurchmesser des Vorformlings festzuhalten, da der Vorformling in eine höhle Pressform eingeführt werden muss. Wenn der Aussendurchmesser des Vorformlings zu gross ist, kann der Vorformling nicht in die Pressform eingeführt werden. Wenn dagegen der Aussendurchmesser des Vorformlings zu klein ist, kann er zwar in die Pressform eingeführt werden, er stimmt jedoch nicht mit der

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inneren Oberfläche der Pressform überein, was dazu führt, dass entweder in dem endgültigen pre ssverformten Produkt eine unerwünschte fcunstharzreiche Schicht entsteht oder dass der Vorformling aufgrund des auf ihm angewendeten Drucks von dem ausdehnbaren Sack zerrissen wird.

Zur Überwindung einer Vielzahl von Problemen, die bei der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 742 692 auftreten, wurde ein Verfahren zur Bildung von Faservorformlingen in Vorschlag gebracht, welche einen rohrförmigen Teil und einen ■einheitlich damit ausgebildeten Endteil aufweisen, indem man eine vertikal angeordnete sich drehende siebartige Form vorsah. Zerhäckselte Fasern werden von einer Faserabgabevorrichtung, wie einem Gespinstzerhäcksler, längs der inneren Oberfläche der sich drehenden siebartigen Form abgelagert. Die Faserabgabevorrichtung bewegt sich in axialer Richtung gegenüber der siebartigen Form und folgt eng den Konturen dieser Form, während die Form selbst um ihre vertikale Achse gedreht wird. Die Fasern werden gegen die siebartige Form durch die Wirkung des Zerhäckslers geschleudert und anliegend an der sich drehenden siebartigen Form gehalten, indem die äussere Oberfläche der Form in eine Vakuumkammer gebracht wird. Dieses Verfahren ist in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 37 173 der gleichen Anmelderin beschrieben.

Da gemäss dem in der US-Patentanmeldung 37 173 beschriebenen Verfahren Fasern auf der inneren Oberfläche einer sich drehenden siebartigen Form abgelagert werden, kann der Durchmesser der Aussenseite des Vorformlings genau gesteuert werden. Weiterhin kann hierbei ein Verlust an Fasern minimal gehalten werden. Da die siebartige Form in einer vertikalen Lage gehalten ist, erweist ee sich jedoch als notwendig, die gesamte siebartige Form aus der sie umschliessenden Kammer herauszunehmen, indem man die Form vertikal anhebt und sie dann zur Entfernung des fertigen Produkts in eine horizontale Lage kippt. Nach der Entfernung des Vorformlings muss die sieb-

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artige Form wieder in eine vertikale Lage gekippt und anschliessend wieder in die Kammer eingeführt werden. Bei diesem Verfahren "benötigt man daher nicht lediglich zusätzliche Herstellungsvorgänge, es ist vielmehr auch eine grosse lichte Deckenhöhe notwendig, damit die gesamte Struktur, welche den Hubvorgang durchführt, aufgenommen werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, eine Vielzahl der Probleme zu überwinden, welche bei den Techniken gemäss dein oben erwähnten Reissue-Patent und gemäss der oben erwähnten gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung auftreten. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Faservorformlingen, welche einen gesteuerten Durchmesser der Aussenseite aufweisen, ohne dass hierbei wesentliche Verluste von Fasermaterial auftreten, und ohne dass eine Entfernung der siebartigen Form aus ihrer Kammer notwendig ist, nachdem jeder Vorformling gefertigt ist.

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden zerhäckselte Fasern über eine Röhre zugeführt und gegen die innere Oberfläche einer rotierenden siebartigen Form aufgebracht. Die ro- ' tierende siebartige Form ist in einer horizontalen Lage drehbar um ihre horizontale Achse innerhalb einer Kammer befestigt. Die siebartige Form wird um ihre horizontale Achse mit einer Geschwindigkeit gedreht, die geringer ist als die Geschwindigkeit, die notwendig wäre, um die Fasern aufgrund der Zentrifugalkraft an ihrer inneren Oberfläche zu halten. Das Faserabgabeende von der Röhre ist innerhalb der siebartigen Form angeordnet. Es wird veranlasst, der Kontur der siebartigen Form von einem Punkt aus zu folgen, welcher benachbart zu dem Endgebiet der siebartigen Form ist, und · längs eines Weges, der in einem gleichmässigen Abstand von der Kontur der siebartigen Form verläuft, in-Richtung auf die offene Mündung der siebartigen Form. Der Weg, längs dem die Röhre fortschreitet, wird von einer vorbestimmten Nocken- und Nockenfolgeanordnung festgelegt, welche für den speziel-

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len Anwendungszweck gewählt ist, und von einem Wagen, welcher die Röhre haltert. Die auf der siebartigen Form abgelagerten Pasern werden dort durch die Wirkung einer Vakuumkammer gehalten, welche die äussere Oberfläche der siebartigen Form umgibt. Hachdem die Pasern auf. der siebartigen Form abgelagert sind, werden sie mit einem Überzug aus aus einem in Wärme härtenden Kunstharzbindemittelspray überzogen, so dass die Fasern an Ort und Stelle gehalten bleiben. Nachdem die eine Ablagerung der Pasern bewirkende Röhre vollständig aus dem Inneren der siebartigen iOrm herausgezogen ist, wird die offene Mündung der siebartigen Form von einem 'Deckel abgedeckt und Heissluft durch die Auflageschicht der Pasern hindurchgezogen, um das Kunstharzbindemittel auszuhärten und die Pasern an Ort und Stelle festzuhalten. Der fertige Vorformling wird aus der siebartigen Form entfernt, indem der Vorformling horizontal nach aussen gezogen wird.

Die beiliegende Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsform dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einer Vorformlingmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit einzelne Teile weggelassen sind;

Fig« 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von einer siebartigen Form für Vorformlinge und ihrer eine Drehung der siebartigen Form um ihre horizontale Achse ermöglichenden Halteanordnung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von einem Vorformling, der gemäss der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von einer Vorformlingmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung,

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bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit Teile weggelassen sind, wobei bestimmte Elemente der Maschine in verschiedenen Betriebsstellungen dargestellt sind.

In den Zeichnungen, insbesondere in I¹Ig. 3» ist ein Vorformling 10 dargestellt, der gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der Vorformling 10 ist insbesondere für eine Herstellung von Behältern von einem Typ geeignet, wie er vielfach für Wasserenthärter und ähnliches verwendet wird. Der Vorformling enthält ein zylindrisches Wandungsteil 11, das sich von einem offenen Ende 12 bis zu einem allgemein sphärischen geschlossenen Ende 13 erstreckt. Die Wandung des Vorformlings weist eine poröse Struktur auf, die von einer Vielzahl kurzer Fasern gebildet ist, wie Glasfasern, die in zufälliger Orientierung in der Wandung orientiert sind, und den zylindrischen Wandungsteil 11, sowie das geschlossene Ende 13 bilden. Die Fasern sind miteinander durch ein härtbares Harz, wie beispielsweise ein in Wärme härtendes Polyesterharz mit niedriger löslichkeit, verbunden, das die Hohlräume zwischen den Fasern nicht ausfüllt. Der Vorformling ist daher relativ zusammendrückbar und die Hohlräume sind derart vorgesehen, dass sieh der Vorformling für eine Verwendung in der Herstellung von fertigen Gegenständen gemäss dem allgemeinen Verfahren, das in dem oben genannten Reissue-Patent beschrieben wurde, eignet.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die verbleibenden Figuren der Zeichnung eine Haschine zur Herstellung eines Vorformlings, wie er in Fig. 3 gezeigt wurde, zum besseren Verständnis der Erfindung beschrieben. Diese Maschine enthält eine siebartige Form 20, über die eine Vielzahl von Perforationen 21 verteilt ist· Die Form 20 enthält eine zylindrische Seitenwandung 22, die sich zwischen einer offenen Mündung 23 und einem geschlossenen allgemein sphärischen Endteil 24 erstreckt. Die seitliehe Oberfläche der Wandung 22 und das End-

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teil 24 legen die erwünschte äussere Gestalt des darin zu formenden Vorformlings fest.

Die siebartige Form 20 enthält einen ringförmigen Flansch 25, der an ihrer offenen Mündung 23 befestigt ist. Der Flansch ist entfernbar an einem .Antriebsring 26 durch Schrauben 26a befestigt. Der Antriebsring 26 enthält einen Antriebsläuferkörper 27, der an einem Ende eine Antriebsplatte 28 trägt, die wirkungsmässig mit dem Eing 26 durch eine Vielzahl von Antriebsfingern 29 verbunden ist. Die Platte 28, und damit auch der Antriebsläuferkörper 27 werden an ihrer horizontalen Achse von einer Antriebswelle 30 eines Motors 31 gehaltert und angetrieben. Der Ring 26 ist drehbar von einer Vielzahl von Rollen 32 gelagert, welche ihrerseits drehbar auf der Vorderwandung 33 eines Gehäuses 34 gehaltert sind.

Das Gehäuse 34 umgibt den Antriebsläuferkörper 27 und die äussere Oberfläche der siebartigen Form 20 vollständig. Die Vorderwandung 33 des Gehäuses 34 weist eine Öffnung 35 auf, die einen Zugang zum Inneren der siebartigen Form 20 bildet. Zu einem im folgenden noch ersichtlichen Zweck kann die Öffnung 35 von einem Deckel 36 verschlossen werden, der, wenn er sich in seiner geschlossenen Stellung über der Öffnung befindet, eine Verbindung zwischen einer Heizungskammer 37 und dem Inneren der siebartigen Form 20 herstellt. Der Deckel kann durch einen in zwei Richtungen wirkenden Fluidzylinder 38 angehoben oder abgesenkt werden, welcher eine mit dem unteren Ende des Deckels 36 verbundene Kolbenstange 39 antreibt. Wenn sich der Deckel in seiner angehobenen Stellung befindet, welche das Innere der siebartigen Form 20 freigibt, kann Luft durch die siebartige Form von ihrer inneren Oberfläche zu ihrer äusseren Oberfläche durchgesaugt werden, was mit einem Gebläsewerk 40 erfolgt, welches Luft durch eine Leitung 41 vom Inneren des Gehäuses 34 ansaugt. Wenn sich der Deckel in seiner abgesenkten Stellung befindet, wird Heissluft in die siebartige Form 20 durch das Gebläsewerk

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von der Heizkainmer 37 und über einen Kanal 42 gesaugt, indem der Deckel 36 gleitet. Bin gasgespeister Brenner 43 ist in der Kammer 37 vorgesehen. An Stelle desselben können jedoch auch andere Wärmequellen verwendet werden.

Die Maschine enthält auch einen Rahmen 50. Der Rahmen 50 enthält ein Paar von vertikalen Stützen 51 und.52, die an ihren oberen Enden durch eine Querstrebe 53 verbunden sind. Ein Paar Führungsschienen 54 und 55 sind an einem Bügel 56 befestigt, der sich um den Karml 42 und den Zylinder 38 erstreckt.

Ton den Führungsschienen 54 und 55 des Rahmens 50 wird ein Wagen 57 getragen, der eine Vielzahl von Aufhängern 58, 59, 60 und 61 enthält. Jeder der Aufhänger 58 bis 61 trägt an seinem oberen Ende eine Laufbuchse 62, 63, 64 und 65. Die Laufbuchsen 62 und 63 sind gleitbar auf der Führungsschiene 55, die Laufbüchsen 64 und 65 gleitbar auf der Führungsschiene 54 befestigt. Die Laufbüchsen 62 und 65 sind miteinander durch eine Querstrebe 66, die Laufbüchsen 63 und 64 durch eine Querstrebe 67 verbunden.

Das untere Ende von jedem Aufhänger 58 bis 61 ist an einer Platte 70 befestigt, welche eine Abgabevorrichtung 71 trägt, um zerhäckselte Fasern in die siebartige Form 20 abzugeben. Die Verbindung zwischen der Platte 70 und der Abgabevorrichtung 71 wird durch eine Kugelgelenkverbindung 72 gebildet, die aus Gründen, die im folgenden noch ersichtlich werden, eine Bewegung in jeglicher Richtung zwischen der Abgabevorrichtung 71 und der Platte 70 ermöglichen.

Weiterhin ist eine Vorrichtung vorgesehen, um den Wagen 57 gleichförmig längs der Führungsschienen 54 und 55 vorwärts zu bewegen, und zwar in Richtung auf das Gehäuse 34 oder von diesem hinweg, so dass auf diese Weise die Abgabevorrichtung 71 gleichförmig in das Innere der siebartigen Form 20 hineinbewegt und aus dieser herausgezogen wird. Hierzu ist

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eine Führungsspindel 73 vorgesehen, die drehbar mit einem Ende in einem Lager 74 aufgenommen ist, welches benachbart zu dem Kanal 42 befestigt ist. Das andere Ende der Führungsspindel ist drehbar von einem Umkehrmotor mit variabler Geschwindigkeit 75 angetrieben, der oberhalb der Querstrebe befestigt ist. Eine mit Gewinde versehene Überwurfmutter 76 steht im Eingriff mit der Führungsspindel 73. Die Überwurfmutter 76 ist an einer Querplatte 77 befestigt, die sich zwischen den Querstreben 66 und 67 erstreckt, so dass, wenn der Motor 75 erregt wird, der Wagen 57 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird (die von der Steigung der Gewindespindel 73 und der Geschwindigkeit des Motors abhängt). Bei einer Vorwärtsdrehung des Motors wird der Wagen 57 in Richtung auf das Gehäuse 34 bewegt, bei einer Rückwärtsbewegung des Motors 75 wird der Wagen 57 dagegen mit gleichförmiger Geschwindigkeit zurückgezogen.

Die Abgabevorrichtung 71 enthält eine längliche Abgaberöhre 80 für gehäckselte Fasern,die an einem Ende eine Faserabgabeöffnung 81 aufweist. Das andere Ende, der Abgaberöhre 80 steht mit einer Luftkammer 82 in Verbindung, welche einen üblichen Filamenthäcksler 83 aufnimmt. Der Häcksler 83 enthält eine erste Walze 84» die eine Vielzahl von in den Abbildungen nicht gezeigten radial abstehenden Schneiden aufweist, sowie eine Gummianlagewälze 85, die mit der Walze 84 zusammenwirkt. Eine Vielzahl von kontinuierlichen Filamenten 86.wird zwischen den Walzen 84 und 85 hindurchgezogen. Auf-Betätigung eines Motors 87 werden die Walzen 84 und 85 angetrieben, um die kontinuierlichen Filamente in kurze Längen zur Bildung von einzelnen Faserstückchen zu zerschneiden. Diese Faserstückchen werden durch die Abgabröhre 80 von einem Gebläse oder Ventilator 88 geblasen, das am hinteren Ende der Luftkammer 82 befestigt ist. Die Abgaberöhre 80 trägt eine Harzbindemittelzuführungsröhre 89, die eine Abgabeöffnung aufweist, welche benachbart zu der Faserabgabeöffnung 81 der Abgaberöhre 80 liegt»

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Die PaserabgabeÖffnung 81 der Abgaberöhre 80 kann aus der mit fest ausgezogenen linien dargestellten Stellung der Figuren (d.h. aus derjenigen Stellung, in der eine axiale Ausrichtung mit der siebartigen Form 20 besteht) in eine Stellung abgesenkt werden, in der die Abgabeöffnung 81 eng benachbart zu der Seitenwandung 22 der siebartigen Forin. 20 steht. Aus diesem Grunde ist die Faserabgabevorrichtung 71 von der Kugelgelenkverbindung 72/gelagert, · dass ihr Schwerpunkt aus der Sicht der Zeichnungen links von der Kugelgelenkverbindung liegt, wodurch ein Bestreben entsteht, die Abgabevorrichtung 71 entgegen dem Uhrzeigersinne zu drehen. Eine derartige Drehung wird jedoch durch eine Gelenkstange 95 verhindert, welche die Faserabgabevorrichtung 71 in einer im voraus gewählten Stellung hält, die von einem Nocken 96 festgelegt ist. Das obere Ende der Gelenkstange 95 ist mit einem Winkelhebel 97 über eine Kugelgelenkverbindung 98 verbunden, welche eine nach allen Richtungen erfolgende Bewegung zwischen dem Yi'inkelhebel 97 und der Gelenkstange 95 ermöglicht. Der Winkelhebel 97 ist schwenkbar an einem Aufhängblock 99 mittels eines Schwenkzapfens 100 befestigt. Ein Arm des Winkelhebels 97 trägt eine Nockenfolge 101, der in Eingriff mit dem Nocken 96 steht. Das Bestreben der Faserabgabevorrichtung 71, eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinne durchzuführen, stellt sicher, dass die Nockenfolge 101 immer in Eingriff mit dem Hocken 96 steht. Zur "Vermeidung ein^s übergrossen Drucks des Nockenfolgers 101 auf den Nocken 96 ist eine Ausgleichsfeder 102 vorgesehen, welche den anderen Arm des Winkelhebels 97 nach oben vorspannt.

Das untere Ende der Gelenkstange 95 ist mit einer -Gelenkpfanne 103 versehen, welche eine Kugel 104 (Pig· 4) aufnimmt, von der ein Stift 105 absteht. Der Stift 105 erstreckt sich durch einen gekrümmten Schlitz 106 (Pig. 1), der in einer Platte 107 vorgesehen ist, welche auf der Luftkammer 82 angebracht ist. Das Ende des Stifts 105 trägt ein flaches Kopfteil 108, was gegen die Bodenfläche der Platte 107 anliegt.

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Eine Drehung des Nocken 96 von einem Motor 109 über ein geeignetes Reduktionsgetriebe 110 (Fig. 1) bewirkt, dass die Faserabgabeöffnung 81 der Röhre 80 eine Bewegung zwischen der durch ausgezogene Linien in den Zeichnungen dargestellten Lage und einer abgesenkten Lage durchführt. Die Kugelgelenk-Verbindung 72 erlaubt, dass die Faserabgabevorrichtung 71 manuell von der in Fig. 1 mit fest ausgezogenen Linien dargestellten Lage in eine Lage geschwenkt werden kann, die in dieser Figur strichliert gezeichnet ist. Während dieser Schwenkbewegung gleitet der Stift 105 längs des Schlitzes 106o

Betrieb der Vorrichtung

Die Maschine wird vorzugsweise von einem automatischen Steuersystem gesteuert, damit sie während eines vorbestimmten Arbeitszyklus automatisch arbeitet. Geeignete G-renzschalter und Kontrollschaltkreise sind für diesen automatischen Betrieb vorgesehen. Diese Schaltkreise sind jedoch nicht im einzelnen gezeigt, da es für Fachleute leicht möglich ist, geeignete Schaltkreise vorzusehen, um die erwünschten Betriebszyklen zu erzeugen.

Am Beginn eines derartigen Betriebszyklus befindet sich der Deckel 36 in einer angehobenen Stellung, und gibt das Innere der siebartigen Form 20 frei. Die Abgabevorrichtung 71 nimmt die in den Figuren 1 und 4 mit fest ausgezogenen Linien eingezeichnete Lage ein. Das Gebläsewerk 40 ist eingeschaltet, um Luft in die siebartige Form hinein- und dann nach aussen durch die Perforationen 21 in der siebartigen Form hindurchzusaugen. Der Motor 31 ist erregt, um die siebartige Form um ihre horizontale Achse zu drehen. Auch das Gebläse und der Motor 75 sind erregt. Der Motor 75 wird mit einer relativ hohen Geschwindigkeit betrieben, um eine schnelle Verschiebung des Wagens 57 in die in Fig. 4 strichliert gezeichnete Stellung zu bewirken. Wenn der Wagen 57 seine vor-

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dere Lage einnimmt, und wenn die Faserabgabeöffnung 81 die Abgaberöhre 80 axial mit der horizontalen Achse der Form 20 fluchtet, wird der Motor 87 erregt, um den Gespinsthäcksler 83 zu betätigen.

Sobald das Gespinst geschnitten ist, werden die kurzen Faserstücke durch die Abgaberöhre 80 geblasen und aufgrund des Zusammenwirkens der auf die siebartige Form 20 von dem Gebläsewerk 4-0 ausgeübten Saugwirkung sowie der Blaswirkung, die von dem Gebläse 88 ausgeübt ist, werden die Fasern gegen das Innere der siebartigen Form am Mittelpunkt des geschlossenen Endes 24 der Form aufgebracht. Kurze Zeit nachdem die Faserabgabe eingesetzt hat wird ein Bindemittelharz über die Abgabeöffnung 90 gepumpt und auf die Fasern gesprüht, um diese an Ort und Stelle festzuhalten.

Nach einer kurzen Zeit, die ausreicht, um die erwünschte Dicke der Fasern an dem Ende der siebartigen Form hervorzurufen, wird der Motor 109 betätigt, um eine Verschiebung der Abgaberöhre 80 von ihrer oberen strichliert in Fig. 4 ausgezogenen Stellung in ihre untere strichliert ausgezogene Stellung zu bewirken. Während dieser Bewegung werden Fasern über die gesamte gekrümmte Fläche des Endteils 24 aufgebracht, aufgrund der Drehbewegung der siebartigen Form 20. Sobald die Abgaberöhre 80 ihre untere Lage erreicht hat, wird der Motor 109 enterregt und der Motor 75 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit erregt, sowie in einer Richtung, die umgekehrt zu der oben beschriebenen Schnellbewegungsrichtung verläuft»

Y/enn der Motor 75 auf diese Weise erregt ist, wird die Abgaberöhre 80 von dem Inneren der siebartigen Form zurückgezogen. Hierbei wird bewirkt, dass die Faserabgabeöffnung 81 der Abgaberöhre 80 auf einem Weg folgt, der in einem engen Abstand zu der Seitenwandung 22 der siebartigen Form 20 verläuft. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine gleichförmige Schicht von Fasern auf der Oberfläche 22 abgelagert wird.

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Die Geschwindigkeit, "mit der das Herausziehen erfolgt, ist gleichmässig und derart vorherbestimmt, dass die auf der Seitenwandung 22 der siebartigen Form 20 gebildete Faserschicht gleichförmig ist und eine vorbestimmte Dicke aufweist. Wenn Faserabgabeöffnung 81 der Abgaberöhre 80 eine Stellung erreicht, die nahe an der offenen Mündung 23 der siebartigen Form 20 liegt, wird der Motor 87 abgeschaltet, um den FiIamenthäcksler 83 anzuhalten. Auch das Gebläse 88 wird abgeschaltet. Nach einer kurzen Pause wird auch das Kunstharz abgeschaltet. Sobald der Wagen.57 die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage erreicht hat, wird der Motor 75 enterregt, um den Yfegen anzuhalten.

Wenn die Faserabgabeöffnung 81 der Abgaberöhre 80 voll zurückgezogen ist, wird der in zweifache Richtung wirkende Fluidzylinder 38 betätigt-, um den Deckel 36 über die offene Mündung der siebartigen Form abzusenken. Erhitzte Luft wird hierdurch von der Heizungskammer 37 durch den Kanal 42 in die siebartige Form 20 und durch die mit Bindemittel überzogenen Fasern hindurc'hgesaugt, die auf der siebartigen Form abgelagert sind. Nach einem vorbestimmten Zeitintervall ist das Bindeharz ausgehärtet, und der Deckel 36 kann wieder angehoben werden, um eine Bedienungsperson in die Lage zu versetzen, den fertigen Vorformling aus der siebartigen Form 20 zu entnehmen.

Zur Erleichterung des Entnahmevorgangs des Vorformlings wird die Faserabgabevorrichtung 71 manuell in die in Fig. 1 mit strichlierten Linien dargestellte Lage geschwenkt. Bevor der nächste Maschinenarbeitszyklus einsetzt, wird der Motor 109 betätigt, um die Abgaberöhre 80 axial mit der siebartigen Form 20 auszurichten.

Es dürfte ersichtlich sein, dass während des Aushärtebetriebes, die heisse von dem Gebläsewerk 40 abgegebene Luft durch die siebartige Form 20 zurückgeführt werden kann, was durch ein geeignetes Leitungssystem erfolgt, das die erhitzte ausgestossene Luft zurück durch den Kanal 42 ableitet.

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Es sollte ebenfalls ersichtlich sein, dass die Öffnung 35 im Gehäuse 34, sowie der Antriebsläuferkörper 27 siebartige Formen mit unterschiedlichen Durchmessern aufnehmen können, um Vorformlinge mit unterschiedlichen Aussendurchmessem und Längen aufzunehmen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen sklavischen Nachbau von federn einzelnen Detail der obigen Ausführungsform beschränkt. Es können daher in naheliegender Weise Vorrichtungen vorgesehen sein, bei denen Änderungen, Weglassungen oder Zufügungen von einzelnen speziellen Details vorgenommen sind,. j ohne dass dabei von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit eine Maschine zur Herstellung von faserförmigen Vorformlingen geschaffen, die bei einer Pressverformung von faserverstärkten Kunststoffgegenständen verwendet werden können, indem die Vorformlinge mit einem geeigneten in Wärme aushärtenden Harz imprägniert werden. Der Vorformling ist ein einheitlicher, nahtloser und poröser Zylinder, der ein geschlossenes Bodenteil hat und Fasern mit kurzer Länge aufweist, die miteinander durch ein ausgehärtetes Harzbindemittel verbunden sind. Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält eine siebartige Form, welche die Gestalt des zu bildenden Vorformlings bestimmt. Die Form enthält eine offene Mündung, eine zylindrische Seitenwandung, ein geschlossenes entgegengesetztes Ende und ist um ihre horizontale Achse drehbar gelagert. Die äussere Oberfläche der siebartigen Form ist wesentlich von einer Kammer umschlossen, wobei ein Gebläsewerk in der Kammer vorgesehen ist, um Luft durch die siebartige Form von ihrer Innenseite zu ihrer Aussenseite zu saugen. Eine Faserabgabevorrichtung, welche eine Röhre enthält, erstreckt sich in die siebartige Form und enthält einen Zerhäcksler an einem Ende, um kontinuierliche Filamente in Stücke kurzer Länge zu zerhäckseln. Die zerhäckselten Filamente werden durch die Röhre geblasen und auf

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die siebartige Form abgelagert, während sich diese dreht. Die Röhre ist auf einem Wagen befestigt und von einer ursprünglichen Lage, in der ihre Faserabgabeöffnung in enger Nachbarschaft zu der Mitte des geschlossenen Endes der siebartigen Form angeordnet ist, in eine Lage beweglich, die in enger Nachbarschaft zu der Seitenwandung der siebartigen Form liegt, sowie ansehliessend. längs der Seitenwandung bis zu der offenen Mündung der siebartigen Form. Ein Harzbindemittelabgabegerät ist benachbart zu der Faserabgabeöffnung der Röhre derart angeordnet, dass das Bindemittelharz auf die Fasern aufgebracht wird, während diese auf der siebartigen Form abgelagert werden.

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Claims

Patentansprüche

M _o Vorrichtung zur Herstellung von Faservorformlingen zur Verwendung bei einer Pressverformung von faserverstärkten Kunststoffgegenstanden, gekennzeichnet durch eine perforierte Form (20), welche die Gestalt des zu bildenden Vorformlings (10) bestimmt, wobei diese Form (20) eine offene Mündung (23), eine zylindrische Seitenwandung (22), ein geschlossenes entgegengesetztes Ende (24) aufweist und wobei ihre äussere Fläche im wesentlichen von einer Kammer umgeben ist, durch eine Vakuumeinrichtung (40) in dieser Kammer, um Luft durch die Form (20) hindurch zusaug en, Einrichtungen (27, 30, 31» 32) zur Halterung der Form (20) in einer horizontalen Lage und zur Drehung der Form um eine horizontale Achse der Form, eine Einrichtung (71) zur Abgabe von zerhäckselten Fasern in das Inneie der Form (20), wobei diese Abgabeeinrichtung (71) ein Faserabgabeende (81) aufweist, Einrichtungen (95» 96, 97), um ursprünglich das Faserabgabeende (81) in eine Lage zu bringen, die in nahem Abstand zu dem geschlossenen Ende (24) der Form (20) liegt und auf der Achse der Form, Einrichtungen (57, 70, 72, 73, 74, 75), um das Abgabeende (81) aus seiner ursprünglichen Lage in eine Lage zu bewegen, die im nahen Abstand von der zylindrischen Seitenwandung (22) liegt, während sie im wesentlichen der Kontur des genannten geschlossenen Endes (24) folgt und um anschliessend das Abgabeende (81) längs der Seitenwandung (22) und über ihre Länge zu bewegen, während ein Abstand zwischen der Abgabeöffnung (81) und der Seitenwandung (22) aufrechterhalten wird, so dass Fasern auf der gesamten Innenfläche der Form.(20) abgelagert und dort durch die Wirkung des Vakuums zurückgehalten werden.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (89» 90), die benachbart zu dem Abgabeende (81) angeordnet ist, um ein in Wärme härtendes Bindemittel mit den zerhäckselten Pasern zu vermischen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Deckeleinrichtung (36), die so ausgebildet ist, dass sie die offene Mündung (23) der Form (20) bedeckt, nachdem die Fasern und das Bindemittel gegen die innere Oberfläche der Form (20) aufgebracht sind, sowie durch Einrichtungen (37, 42, 43), um erhitzte Luft der Deckeleinrichtung (36) derart zuzuführen, dass die erhitzte Luft von der Vakuumeinrichtung (40) in der Kammer in die Form (20) hineingesaugt wird, um hierdurch das Bindemittel auszuhärten.

4ο Vorrichtung zur Herstellung faserförmiger Vorformlinge für eine Verwendung bei der Pressverformuiig von faserverstärkten Kunststoffgegenständen, gekennzeichnet durch eine perforierte Form (20), welche die-Gestalt des zu bildenden Vorformlings (10) bestimmt, wobei diese Form (20) eine offene Mündung (23), eine zylindrische Seitenwandung (22) und ein geschlossenes entgegengesetztes Ende (24) enthält und wobei ihre äussere Oberfläche wesentlich von einer Kammer umschlossen ist, durch eine Ventilatoreinrichtung (40) zum Hinausführen von Luft aus der Kammer, um Luft durch die Form (20) hindurchzusaugen, eine Einrichtung, um die Form (20) in einer horizontalen Lage und drehbar um eine horizontale Achse der Form anzuordnen, wobei diese Einrichtung zur Halterung und Drehung einen Motor (31) mit einer Antriebswelle (30) enthält, eine Antriebsplatte (28), die an der Antriebswelle (30) befestigt ist, Antriebsfinger (29), die an der Antriebsplatte befestigt sind und sich von dieser hinweg erstrecken, eine Antriebsringeinrichtung (26), die eine zentrale Öffnung aufweist und an dem anderen Ende der

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Antriebsfinger (29) befestigt ist, Einrichtung (26a) zur Befestigung der siebartigen Form (20) innerhalb der Öffnung dieses Antriebsringes (26) und Rolleneinrichtungen (32), die an dem Gehäuse'(34) befestigt sind, um den Antriebsring (26) zu haltern, durch eine Einrichtung (71) zur Abgabe zerhäckselter Fasern ins Innere der Form (20), wobei diese Abgabeeinrichtungen ein Abgabeende (81) enthalten, durch Einrichtungen (95, 96, 97), um anfänglich das Abgabeende (81) in einer Lage anzuordnen, die in einem engen Abstand von dem geschlossenen Ende (24) der Form (20) und auf der Achse der Form (20) liegt, durch Einrichtungen (57, 70, 72, 73, 74, 75), um das Abgabeende (81) aus seiner ursprünglichen Lage in eine Lage zu bewegen, die in nahem Abstand von der zylindrischen Seitenwandung (22) liegt, während sie wesentlich der Kontur des genannten geschlossenen Endes (24) folgt und um das Abgabeende (81) längs der gesamten Seitenwandung (22) zu bewegen, während gleichzeitig der Abstand zwischen dem Abgabeende (81) und der Seitenwandung (22) aufrechterhalten wird, so dass Fasern gegen die gesamte innere Oberfläche der Form (20) aufgebracht und dort durch das genannte Vakuum gehalten werden.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Paserabgabeeinrichtung (71) eine hohle Röhre (80) enthält, die das genannte Abgabeende (81) an einem Ende

und einen Paserzerhäcksler (83) am anderen Ende aufweist, sowie eine Gebläseeinrichtung (88), um die Pasern durch die Röhre (80) zu blasen.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung einen Wagen (57) enthält, der von Führungsschienen (54, 55) getragen ist, um eine Bewegung in Richtung auf die siebartige Form (20) oder von dieser hinweg durchzuführen.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtungen eine motorgetriebene !Führungsspindel (73) zur Bewegung des Wagen (57) enthalten.

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