DE2516209B2 - Einrichtung zum kontinuierlichen fertigen von faserverstaerkten kunststoff-baendern oder -platten - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum kontinuierlichen Fertigen von faserverstärkten Kunststoff-Bändern oder -Platten mit einer Imprägniervorrichtung, die einen Durchlaufkanal für mittels einer nachgeordneten Transportvorrichtung durchgezogene Fasermatten enthält, sowie mit einer Formgebungsvorrichtung, wobei der Durchlaufkanal zwischen einer sich keilförmig verengenden Einlaufzone und einer Auslaufzone eine stufenförmig erweiterte, quer zur Durchlaufrichtung orientierte und an eine Druckquelle für flüssiges und verfestigbares Kunststoff-Reaktionsgemisch ausgeschlossene Imprägnierkammer enthält.
Bekannte Einrichtungen dieser Art (DT-OS 17 04621) sind höchstens dazu geeignet, relativ dünne Bahnen aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen, weil sie keine speziellen Ausgänge für die durch den flüssigen Kunststoff zu ersetzende Luft aus dem zugeführten Fasermaterial vorsehen. Möglichkeiten zur Verdickung einer in einer ersten Phase gebildeten Mittelschicht aus mit Kunststoff imprägniertem Fasermaterial durch faserfreie äußere Kunststoffschichten in einem zweiten Teil des Imprägnier- und Ausformwerkzeuges werden erläutert Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß sich verfestigende Kunststoffschichten an den seitlich den Durchlaufkanal für das Fasermaterial abschließenden Flankenwänden ablagern und dabei in steigendem Maße das Durchlaufen des Fasennaterials behindern können. Dieselbe Erscheinung wird sich vor der Abschlußkante der Imprägnierkammer ergeben. Weil bei der bekannten Einrichtung die Imprägniervorrichtung nicht nur zum Imprägnieren der durchlaufenden Fasermauen mit flüssigem, verfestigbarem Kunststoff, sondern auch zum Ausformen bzw. Aushärten des imprägnierten Fasennaterials in die gewünschte Endform dienen soll, muß entweder das Fasermaterial durch die nachgeordnete Transportvorrichtung relativ langsam gefördert werden ode·· es muß der Imprägnierblock relativ langgestreckt ausgebildet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die nach der DT-OS 17 04 621 bekannte und im Oberbegriff des Anspruches 1 definierte Einrichtung hinsichtlich folgender Belange wesentlich zu verbessern:

a) Es soll eine Einrichtung geschaffen werden, mittels welcher in zuverlässiger und wirtschaftlicher Weise nicht nur relativ dünne Bahnen aus mit Fasermaterial verstärktem Kunststoff, sondern als Bretter oder Balken zu bezeichnende faserverstärkte Kunststoffgebilde mit Dicken von mindestens 1 bis 2 cm, vorzugsweise bis zu 10 cm, herstellbar sind, wobei nur die Dicke der effektiv mit Fasern verstärkten Kunststoffstruktur in Betracht zu ziehen ist.

b) Es sollen weiterhin günstige Voraussetzungen dafür geschaffen werden, daß nicht nur faserverstärkte Strukturen aus massivem Kunststoff, sondern auch faserverstärkte Schaumstrukturen mit in weiten Grenzen voreinstellbarem Raumgewicht und unabhängig davon ebenfalls in weiten Grenzen voreinstellbarem Gewichtsanteil von in der Kunststoff-Struktur ungerichtet und in homogener Verteilung eingebettetem Fasermaterial, vorzugsweise von Glasfasern, wirtschaftlich herstellbar sind.

c) Dabei sollen vor allem dafür die Voraussetzungen geschaffen werden, daß das in das durchlaufende Fasermaterial unter Druck einzubringende, flüssige und verfestigbare Kunststoff-Reaktionsgemisch die vorher im Fasermaterial enthaltene Luft vollständig und ungehindert austreiben kann und keine Stellen in der Imprägniervorrichtung und in den Zuführleitungen findet, wo es sich festsetzen und in wachsenden Schichtdicken verfestigen kann, sondern an allen feststehenden Grenzflächen entweder vom relativ schnell daran vorbeigezogenen und gepreßten Fasermaterial fortwährend abgerieben oder vom schnell nachfließenden Gemisch weggespült wird.

Erfindungsgemäß ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufkanal der Imprägniervorrichtung an beiden Seiten über je eine Randführung für

dit durchgezogenen Fasermatten zur freien Atmosphäre hin offen ist, daß sich die Imprägnierkammer seitlich nur bis nahe an die Randführungszontn erstreckt und daß ihr Profil in Durchlaufrichtung anschließend an die stufenförmige Erweiterung keilförmig, vorzugsweise asymptotisch, wieder bis auf die normale Kanalhöhe verjüngt

Die Einrichtung ist so ausgebildet, daß nicht schon im Innern der Imprägniervorrichtung die Verfestigung des flüssigen Kunststoff-Reaktionsgemisches eintritt, was eine relativ lange Verweildauer der imprägnierten Glasfasermatten im Innern der Imprägniervorrichtung verlangen würde, sondern daß die nachgeordnete Transportvorrichtung so lang gemacht wird, daß darin trotz relativ hoher Laufgeschwindigkeit das Kunststoffmaterial genügend ausgehärtet wird. Um dabei aber zu vermeiden, daß die laufenden Föiderbänder der Transportvorrichtung mit flüssigem Kunststoff-Reaktionsgemisch in Berührung gelangen, ist davor eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen trockener Deckfolien auf die Ober- und Unterseite der imprägnierten Fasersioffmaue angeordnet, sowie zusätzliche Leitplatten, die beiderseits der mit den Folien bedeckten Faserstoffmaue federnd gelagert sind. Als Deckfolienmaterial können im einfachsten Fall Papierbänder dienen, wenn nicht eine bleibende Bewehrung des Endproduktes, /.. B. mit unidirektionalem Glasfaser-Kunstharz-Laminat oder Metallblechen verlangt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist halbschematisch in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 die ganze Einrichtung in teilweise geschnittener Seitenansicht, während

Fig. 2 ein^n Querschnitt nach der Linie 11-11 von F i g. 1 zeigt.

Mit 10 ist in F i g. 1 und in F i g. 2 eine Imprägniervorrichtung bezeichnet, die dazu bestimmt und ausgebildet ist, mit Hilfe einer am Ende der Einrichtung angeordneten Transportvorrichtung 40 ab nicht dargestellten Vorratswalzen durchgezogene, beispielsweise in Schichten übereinanderliegende Faserstoff-Matten FM unter totaler Luftverdrängung mit einem flüssigen, schäumfähigen und im Schaumzustand verfestigbaren Kunststoffre&ktionsgemisch RG, beispielsweise einem Polyurethanhartschaum-Reaktionsgemisch bekannter Art, zu durchtränken.

Die Glasfasermatten FM bestehen mit besonderem Vorteil zum Hauptanteil aus parallel zur Mattenebene versetzt und übereinander abgelegten Kreiswindungen von dünnen, langen Glasfäden, die örtlich mit einem Klebemittel, z. B. Gummilatex, miteinander verklebt sind. Die Gesamtmenge des Klebemittels soll nur etwa 4 bis 6 Gew.% des gesamten Mattengewichtes ausmachen. Das Mattengewicht beträgt vorzugsweise etwa 50 bis 150 Gramm pro Quadratmeter und pro Millimeter Dicke. Das Klebemittel soll die Glasfaden gegen ein ungewolltes Lösen aus der Glasfasermatte während der Verarbeitung sichern. Andererseits soll schon unter relativ geringen Kräften, z. B. unter Expansionswirkung des Schäumdruckes des später darin verteilten Kunststoff-Reaktionsgemisches RG ein Dicken wachstum der Matten durch örtliche Zerreißung oder Auflösung der Verklebungsstellen zugelassen werden.

Zusätzlich kann man zusammen mit den beschriebenen Faserstoff-Matten ohne Schwierigkeiten ab besonderen Vorratswalzen ober- und unterseitig, oder als Zwischenlagen, netz- oder gewebeartige Faserstoffbänrter oder auch einzelne oder teilweise miteinander verbundene unidirektionale Faserbündel zur besonderen Verstärkung des Endproduktes in geeigneten Zonen in die Imprägniervorrichtung 10 einlaufen lassen.

Die Imprägniervorrichtung 10 besteht aus einer oberen Preßplatte 101 und einer unteren Preßplatte 102, die je im Grundriß rechteckig gestaltet sind und miteinander so verbunden sind, daß sie an den beiden Seitenflanken mindestens örtlich offene, d. h. an die freie Atmosphäre anschließende Randführungszonen 100 für die Seitenränder der durchlaufenden Fasermatten FM frei lassen, wie aus Fig.2 deutlich ersichtlich ist. Zwischen einem Einlaufschlitz It und einem Auslaufschlitz 13 ist in der unteren Preßplatte 102 eine vertiefte Imprägnier-Ausnehmung 12 ausgebildet, die über Leitungen 120 mit einer Druckquelle für das flüssige Kunststoff-Reaktionsgemisch RG verbindbar ist Sowohl vor dem Einlauf schlitz 11 als auch vor dem Ausiaufschlitz 13 durchlaufen die Faserstoffmatten FM Einlaufzonen 110 bzw. 130, welche sich in Laufrichtung stetig verengen und durch entsprechend schräg ausgebildete Leitflächen der Preßplatten 101 und 102 der Imprägniervorrichtung 10 gebildet werden. In der Einlaufzone 110 vor dem Einlaufschlitz 11 wird die ursprüngliche Schichtdicke H der einlaufenden trockenen und lufthaltigen Glasfaserschichten FM auf etwa HIA, nämlich auf die lichte Höhe h der Einlauf- bzw. Auslaufschlitze 11 bzw. 13 und der Randführungszonen 100 verringert Die Einlaufzone 130 im Innern der erweiterten lmprägnierausnehmung 12 vor dem Auslaufschlitz 13 verhindert ein Stauchen der Matten FM oder einzelner Glasfaden beim Eintritt in den Ausiaufschlitz 13. In der lmprägnierausnehmung 12 wird, solange die Glasfasermatten FM in Richtung des ausgezogenen Pfeiles P\ durchlaufen, ein Flüssigkeitsdruck von etwa 5 bis 15Atü durch gleichmäßige Nachförderung von Reaktionsgemisch RG über die Leitungen 120 aufrechterhalten. Es wird dadurch eine vollständige Durchtränkung der sich im Bereich der lmprägnierausnehmung 12 befindlichen, komprimierten Glasfasermatten FM unter totaler Lufiverdrängung in Richtung der gestrichelten Pfeile PZ aus dem Einlaufschlitz 11 und den beiden seitlichen Randführungszonen 100 bewirkt, so daß durch den Auslaufschlitz 13 ein komprimiertes, mit Ausnahme der seitlichen Ränder gleichmäßig mit Reaktionsgemisch durchtränktes Faserband FM'austritt.

Der Flüssigkeitsdruck in der lmprägnierausnehmung 12 soll nicht so groß sein, daß flüssiges Reaktionsgemisch aus der Einlaufzone 11 und/oder aus den seitlichen Randführungszonen 100 austritt, aber groß genug, daß das verwendete Reaktionsgemisch die eingeführten und komprimierten Glasfasermatten FM vollständig und homogen zu durchtränken vermag.

Gemäß Fig. 1 durchläuft das in der Imprägniervorrichtung 10 mit flüssigem Reaktionsgemisch RG durchtränkte Glasfaserband FM' gegebenenfalls einen Ofen 20 und nachher eine Vorrichtung 30. Diese dient in an sich bekannter Weise dazu, die Ober- und Unterseite des Glasfaserbandes FM' mit trockenen Deckfolien 31, z. B. Glasgewebe, unidirektionalem Glasfaserlaminat oder mit Metallfolien zu beschichten, wobei zum Aufdrücken Anpreßwalzen 32 und zusätzliche Leitplatten 33 dienen. Das so bedeckte Glasfaserband FM' wird durch eine bekannte Transportvorrichtung 40, umfassend obere und untere, über Walzen 41 angetriebene, endlose Förderbänder 42, die dank der Deckfolien nicht mit Reaktionsgemisch benetzt werden, aus den vorgeordneten Vorrichtungen 10, 20, 30 abgezogen. In

dieser Transportvorrichtung 40 können in ebenfalls bekannter Weise Kühl- oder Heizplatten 43 eingebaut sein. Die Distanz he zwischen den am Glasfaserband FAi" anliegenden Förderbandabschnitten erlaubt einem mit schäumfähigem Reaktionsgemisch imprägnierten Glasfaserband FM" ein entsprechendes Dickenwachstum während des Durchlaufs durch die Transportvorrichtung 40, die auch lang genug ist, um eine ausreichende Vorverfestigung des durchlaufenden Bandes zu sichern. Mit Hilfe von bekannten und darum nicht gezeichneten Beschneidvorrichtungen kann das Endprodukt FMe an den beiden Seitenflanken beschnitten und abgelängt werden.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung ist zur kontinuierlichen Fertigung von beidseits beschichteten Brettern oder Balken bestimmt, deren Kern zwischen den Außenschichten als mikrozelluläre, homogen mit einem hohen Gewichtsanteil von 20 bis 50 Gew.-°/o

IO Glasfasern verstärkte Schaumstoffstruktur ausgebildet ist. Eine solche Schaumstoffstruktur kann durch entsprechende Bemessung der Enddicke he auf Raumgewichte im Bereich von 50 bis 600 Gramm pro Liter eingestellt werden und wegen seiner dank dem relativ hohen Gehalt an verstärkenden Glasfasern guten Festigkeits- und Bearbeitungseigenschaften als ideales Kunstholz bezeichnet werden.

Es kann auch ein flüssiges Reaktionsgemisch verwendet werden, das zu einem beispielsweise offenzelligen Weichschaum verfestigt, oder es kann ein überhaupt nicht schäumfähiges flüssiges Reaktionsgemisch verwendet werden, dessen Enddicke dann etwa gleich der lichten Weite h der Schlitze 11, 13 und 100 der Imprägniervorrichtung 10 zu wählen ist, so daß ein hochfestes starres Endprodukt etwa mit einem Raumgewicht von 1500 g/Liter entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum kontinuierlichen Fertigen von faserverstärkten Kunststoff-Bändern oder -Platten, mit einer Imprägniervorrichtung, die einen Durchlaufkanai für mittels einer nachgeordneten Transportvorrichtung durchgezogene Fasermatten enthält, sowie -mit einer Formgebungsvorrichtung, wobei der Durchlaufkanal zwischen einer sich keilförmig verengenden Einlaufzone und einer Auslaufzone eine stufenförmig erweiterte, quer zur Durchlaufrichtung orientierte und an eine Druckquelle für flüssiges und verfestigbares Kunststoff-Reaktionsgemisch angeschlossene Imprägtiierkammei enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufkanal der Imprägniervorrichtung (10) an beiden Seitenrändern über je eine Randführungszone (100) für die durchgezogenen Fasermatten (FM) zur freien Atmosphäre hin offen ist, daß sich die Imprägnierkammer (12) seitlich nur bis nahe an die Randführungszonen erstreckt und daß ihr Profil in Durchlaufrichtung anschließend an die stufenförmige Erweiterung sich keilförmig, vorzugsweise asymptotisch, wieder bis auf die normale Kanalhöhe (h) verjüngt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Imprägniervorrichtung (10) und der nachgeordneten Transportvorrichtung (40) eine Vorrichtung (30) zum kontinuierlichen Aufbringen von trockenen Deckfolien (31) auf die Ober- und Unterseite der imprägnierten Fasermatte (FM') angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorrichtung (30) zum Aufbringen der Deckfolien und der Transportvorrichtung (40) beiderseits der mit den Folien bedeckten Fasermatte (FM") federnd gelagerte Leitplatten (33) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, zur kontinuierlichen Herstellung von Platten aus faserverstärktem, erhärtetem Kunststoffschaum unter Verwendung von schäumfähigem Kunststoff-Reaktionsgemisch (RG), dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (40) auch als gegebenenfalls mit Heizvorrichtungen (43) ausgerüstete Ausformvorrichtung ausgebildet ist, indem die Transportbänder (42) ein Dickenwachstum der geförderten Fasermatte (FM'bzw. FM') auf eine gegenüber der Normalhöhe (h) des Durchlaufkanals vergrößerte Enddicke (h_e) zulassen.