DK167712B1 - Fremgangsmaade og anlaeg til fremstilling af forimp raegnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en varebane impraegneret med haerdelig kunstharpiks - Google Patents

Description

DK 167712 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et anlæg til fremstilling af forimprægnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en med hærdelig kunstharpiks imprægneret varebane.

5 Forimprægnerede materialer (prepregs) er flade pro dukter forsynet med en hærdelig harpiks, hvor den i form af en opløsning påførte harpiks er hærdet til en bestemt grad ved en kemisk reaktion. De anvendelsestekniske egenskaber af prepregs bestemmes af hærdningstilstanden, således at 10 hærdningsreaktionen skal styres meget omhyggeligt og nøjagtigt til den ønskede hærdningsgrad.

Ved en kendt fremgangsmåde og et kendt anlæg af den ovennævnte art (jf. EP-B-0035682) blæses varm luft i stor mængde og med stor hastighed ind i behandlingskammeret og 15 mod varebanen for på virksom måde at uddrive opløsningsmidlet fra kunstharpiksen.

Derved styres luftforbruget i behandlingskammeret således, at koncentrationen af det uddrevne opløsningsmiddel holdes på et niveau, hvor der ikke er fare for eksplosion.

20 Dette anlæg er ganske vist relativt ydedygtigt, men på grund af den store luftmængde og den, høje indblæsnings-hastighed og de derved optrædende turbulenser er det både problematisk med hensyn til produktkvaliteten og med hensyn til afgangsluften, der fremkommer i relativt stor mængde og 25 naturligvis skal renses.

Fra GB-A-1.234.956 og FR-A-2.184.194 kendes apparater, hvori tørringen henholdsvis tørringen og hærdningen af en harpiks, der befinder sig på en varebane, opnås ved en kombination af strålevarme og luft, som føres i modstrøm med 30 varebanen. Derved benyttes luften, som føres i turbulent strømning, som tørrings- henholdsvis hærdningsmiddel, som samvirker med varmen.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde og et anlæg af den i indled-35 ningen nævnte art, hvormed der på kortest mulig tid fordamper størst mulige mængder af opløsningsmidlet, og den kemiske 2 DK Ί67/ΊΖ Bl reaktion samtidig forløber på kontrolleret måde i hele banematerialets bredde.

Ifølge opfindelsen opfyldes dette formål fremgangsmådemæssigt ved, at luften med mest mulig laminar strømning 5 føres langs med varebanen, i det væsentlige parallelt med denne.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til fremstilling af forimprægnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en med hærdelig kunstharpiks imprægneret 10 varebane, hvorved varebanen bevæges gennem mindst ét behandlingskammer, i hvilket der påføres varme på varebanen, og i hvilket der indføres luft for at fortynde og i det mindste delvis fjerne de ved varmebehandlingen dannede gas-formige stoffer, hvorved varmen påføres på varebanen i form 15 af strålevarme, og luften som forvarmet luft ledes ind i behandlingskammeret på styret måde, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at luften med mest mulig laminar strømning føres langs med varebanen, i det væsentlige parallelt med denne.

20 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tjener luften som transportmiddel for de ved indvirkningen af strålevarmen frigjorte gasformige stoffer, og ved de omhandlede foranstaltninger opnås der foruden en høj gennemgangsydelse en god og kontrolleret produktkvalitet. Samtidig holdes mængden 25 af afgangsgas, der skal renses, lav.

Desuden har foranstaltningerne til følge, at der ikke afblæses harpikspartikler fra varebanens overflade, der ellers kunne afsætte sig på væggene i behandlingskammeret. Hvis dette var tilfældet, ville disse harpikspartikler 30 med tiden hærde og forkulle. Disse forkullede harpikspartikler kunne i denne tilstand løsne sig fra behandlingskammerets vægge og afsætte sig på varebanen og danne såkaldte sorte pletter på slutproduktet. Disse såkaldte sorte pletter undgås på virksom måde med fremgangsmåden og anlægget ifølge opfin-35 delsen. Det er dermed heller ikke nødvendigt at afbryde driften af det omhandlede anlæg fra tid til anden og afrense 3 DK 167712 B1 __ de afsatte harpikspartikler.

Da friskluften indblæses med relativt ringe hastighed og med laminar strømning, optræder der ingen flagring af varebanen, hvilket under visse omstændig-5 heder kunne føre til en ringe produktkvalitet. Friskluftens særlige strømningsforhold fremkalder heller ikke uregelmæssige spændinger i varebanen, hvilket kunne føre til en kastning eller beskadigelse af den relativt tynde varebane. Der optræder kun de spændinger, der fremkaldes 10 af varebanens egen vægt. Disse er imidlertid ensartet fordelt og fremkalder ingen skader.

På grund af de laminare strømningsforhold samt indblæsningen af forvarmet friskluft og ved, at der ikke blæses varm luft direkte mod varebanen, dannes 15 der ikke på varebanens fugtige harpiks en hud, der til at begynde med vil forhindre en uddrivning af opløsningsmidlet fra harpiksen. En sådan hud vil nemlig indeslutte opløsningsmidlet, hvilket senere, når opløsningsmidlet går over i dampformig tilstand, ville 20 føre til en oprivning af overfladen og dermed en dannelse af såkaldte nålestikshuller. Desuden ville det indesluttede opløsningsmiddel virke som "bremse". Disse fænomener udelukkes ved hjælp af opfindelsen.

Alt i alt tilvejbringes der med fremgangsmåden ifølge 25 opfindelsen optimale forhold ved, at der opnås en relativt stor gennemgangsydelse ved ringe højde af behandlingskammeret, gunstige afgangsluftforhold og en forbedret produktkvalitet. Dette optimale resultat kan delvis være begrundet i, at der som følge af samvirkningen af strålingsvarmen og 30 den relativt højt opvarmede friskluft til forskel fra den hidtidige måde at gå frem på på den ene side sker en hurtigere opvarmning af materialebanen og på den anden side sker en tørring indefra og udefter uden den nævnte dannelse af hud og uden dannelse af de såkaldte nålestikshuller i slut-35 produktet. Desuden skal det også nævnes, at den anvendte kunstharpiks' geltid kan forkortes ved den her omhandlede UK Tb// IZ bl 4 fremgangsmåde.

Fortrinsvis har den forvarmede friskluft en temperatur, der ligger i strålevarmetemperaturens område.

Dette betyder, at varebanen ikke som hidtil opvarmes 5 langsomt. Det har vist sig, at den relativt hurtige opvarmning af varebanen i sammenhæng med de andre særlige træk ved opfindelsen forhindrer den nævnte dannelse af overfladehud.

Temperaturen af friskluften kan f.eks. ligge 10 i området 140-180°C og især ved 160°C, og strålings-r varmetemperaturen kan ligge i området 160-200°C og især ved 180°C.

I modsætning til den kendte teknik arbejdes der med meget ringere lufthastigheder. Friskluftens strømningsha-15 stighed er fortrinsvis mellem 1 og 3 m/sek. i modsætning til 10-30 m/sek. ved den kendte teknik. Derved indblæses friskluften såvidt muligt i en sådan mængde, at der fås en sikkerhedsfaktor på 3 til 4 med hensyn til eksplosionsgrænsen.

20 For eksempel ved, at der indføres ca. 5% mere luft i behandlingskammeret, end der udføres, indstilles der et ringe overtryk i behandlingskammeret i forhold til omgivelserne. Dette overtryk medfører, at der ikke kan komme kold friskluft ind i behandlingskammeret ved 25 uundgåelige utæthedssteder, såsom varebanens indløbs- og udløbssted. Dette medfører, at tørrings- og polymerisationsprocessen gøres ensartet.

I det tilfælde, hvor varebanen bevæges nedefra og opefter gennem et behandlingskammer og efter en 30 vending bevæges oppefra og nedefter gennem endnu et behandlingskammer, sker der fortrinsvis før vendingen en afkøling af varebanen i en kølezone. Denne køling kan foretages med omgivelsesluft. Selv om en del af opvarmningsstrækningen til tørringsprocessen derved bliver 35 beslaglagt, muliggør denne afkøling overraskende en højere gennemgangshastighed af varebanen og fører til 5 DK 167712 B1 en bedre produktkvalitet. Desuden fås der derved en bedre udnyttelse af behandlingen i det nævnte yderligere behandlingskammer, hvori varebanen bevæger sig oppefra og nedefter. Endvidere kan anlæggets byggehøjde herved 5 fomindskes, fordi vendingen sker tidligere, og det oppefra og nedefter rettede bevægelsesafsnit derved kan udnyttes mere intensivt.

I overensstemmelse med en yderligere udførelsesform for opfindelsen opvarmes varebanen differentieret i sin 10 bredde, dvs. der tilvejebringes en bestemt temperaturprofil over varebanens bredde, således at tørringsforløbet er forskelligt over varebanens bredde med det resultat, at den tørrede varebanes flydeopførsel er forskellig henover varebanens bredde. Der kan derved især vælges 15 en anden flydeopførsel ved kanterne af varebanen end i midterområdet.

Endelig er det muligt ved stort luftbehov at indlede friskluften på mindst to forskellige steder i behandlingskammeret, f.eks. dér, hvor varebanen kommer 20 ind i behandlingskammeret, og i et mellemområde. Dette har til følge, at der på de tilsvarende.* steder indføres ringere luftmængder, hvorved kravet til laminar strømning kan opfyldes.

Ifølge opfindelsen opfyldes det nævnte formål endvi-25 dere med et anlæg til fremstilling af for imprægnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en med hærdelig kunstharpiks imprægneret varebane, med mindst ét behandlings-kammer, en anordning til påføring af strålevarme på varebanen og en anordning til fjernelse af de med luft fortyn-30 dede, ved tørringsproceseen opstående gasformige stoffer fra behandlingskammeret, hvorved der på mindst ét sted i behandlingskammeret er anordnet en friskluft-indløbsanord-ning, der står i forbindelse med en regulerbar frisklufttilførselsanordning og en opvarmningsanordning, hvilket 35 anlæg er ejendommeligt ved, at der som anordning til påføring af strålevarme på varebanen, der bevæges gennem behandlingskammeret, er anordnet mindst ét strålevarmelegeme, der støder op til luftens strømningsvej.

DK 167712 B1 6

Strålevarmelegemet omfatter mindst én ledning gennemstrømmet af et opvarmningsmedium, hvilken ledning er anordnet serpentine formet ved over for hinanden liggende vægge af behandlingskammeret. Denne ledning 5 er især dækket af en stråleplade i retning mod varebanen, hvilket medfører, at ledningerne ikke rager ind i behandlingskammeret. Derved forhindres forstyrrende turbulenser i luftbevægelsen. Desuden bevirker den dækkende stråleplade en gunstig varmebestråling af varebanen.

10 I sammenhæng med denne løsning kan ledningen være indlejret i behandlingskammerets vægge.

Til differentieret tørring i varebanens bevægelsesretning eller på tværs af denne kan stigningen af den serpentineformet forløbende ledning være differentieret i 15 varebanens bevægelsesretning, eller også kan der i varebanens bevægelsesretning eller på tværs af denne være anordnet flere særskilt og forskelligt fødede ledninger. Som allerede nævnt muliggør dette en differentieret tørring over varebanens bredde, såle-20 des at varebanen udviser forskellig flydeopførsel hhv. forskellige geltider over bredden af varebanen. Endvidere kan man med denne anordning under anlæggets drift påvirke flydningen af harpiksen på varebanen til venstre, i midten eller til højre.

25 Ifølge en yderligere, meget væsentlig udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen er behandlingskammeret placeret i et tætnet isolerende rum fyldt med varm luft. Når der i en temperatur på ca. 180°C i behandlingskammeret, er temperaturen af luften i dette isolerende rum ca. 80°C.

30 Denne placeringsmåde i form af en "ovn-i-ovn" har forskellige fordele. En fordel er en yderligere udjævning og stabilisering af temperaturforholdene i behandlingskammeret. Desuden er der mulighed for at samle forurenet luft, der lækker fra behandlingskammeret, og målbevidst føre den til en rens-35 ningsanordning. Dette bidrager til miljøvenlige driftsforhold i sammenhæng med, at der fremkommer en relativt ringe 7 DK 167712 B1 mængde afgangsluft, der skal renses.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende med henvisning til de udførelseseksempler, der er vist rent skematisk på tegningen. På denne viser 5 fig. 1 et skematisk længdesnit gennem et anlæg til tørring af en varebane imprægneret med hærdelig kunstharpiks, fig. 2 i større målestok et delvist snit gennem den opvarmningsmedium-gennemstrømmede ledning med en stråleplade, der dækker denne, 10 fig. 3 et delbillede af en serpentineformet udlagt, opvarmningsmedium-gennemstrømmet ledning, fig. 4 en i forhold til fig. 3 ændret udførelse af den opvarmningsmedium-gennemstrømmede ledning, og fig. 5 et skematisk tværsnit gennem et tørringsanlæg.

15 Anlægget, der er vist i fig. 1, består af 2 behand lingskamre 10 og 11. Forud for behandlingskammeret 10 er der anordnet et imprægneringsbad 12, hvori der befinder sig en kunstharpiks 14. En varebane 16 gennemløber dette imprægneringsbad, derefter behandlingskammeret 20 10 nedefra og opefter, derefter en vendeanordning 18 og derefter behandlingskammeret 11 oppefra og nedefter.

Efter dette behandlingskammer 11 aftrækkes varebanen over et valsesystem 20 og føres til videre behandling.

Med undtagelse af gennemgangsstederne 22 for 25 varebanen 16 ved enderne af behandlingskamrene er behandlingskamrene vidtgående tætnede..

I området af disse gennemgangssteder 22 befinder der sig i begge tilfælde en sluse 24, ved hvilken der ved hjælp af en luftstrøm dannes et tætnende lufttæppe, 30 der i vidt omfang forhindrer udløb af luft fra behandlingskammeret til omgivelserne. I området af de nedre gennemgangssteder 22 i behandlingskammeret befinder der sig på begge sider af varebanen luftindløbskasser 26, gennem hvilke forvarmet luft ledes ind parallelt med 35 varebanen 16 nedefra og opefter. Som vist ved pile 28 8

O

UK Ib// l/bl strøiraner denne luft gennem behandlingskammeret med laminar strømning nedefra og opefter til en øvre luftudløbskasse 30.

- I de over for hinanden liggende sidevægge 32 af 5 behandlingskamrene 10 og 11 er der indlej ret en serpentineformet udlagt, opvarmningsmedium-gennemstrømmet ledning 34. De tæt lagte vindinger af ledningen er på varebanesiden dækket af en stråleplade 36.

Ved hjælp af olien, der strømmer i denne ledning 34, 10 opvarmes strålepladen 36 ensartet og retter strålevarme i retning af varebanen 16, der bevæges gennem behandlingskammeret.

Den gennem lufttilledningskassen 26 indblæste friskluft forvarmes i en varmeveksler 38 og indblæses 15 ved hjælp af en blæser 40 i behandlingskammeret på den nævnte måde.

I fig. 2 er der vist et detailbillede af opbygningen af den oliegennemstrømmede ledning 34 sammen med strålepladen 36. Strålepladen 36 danner en glat begræns-20 ningsvæg i behandlingskammeret, der ikke fremkalder turbulenser i luftbevægelsen.

Fig. 3 viser skematisk den serpentineformede udformning af ledningen 34 i sammenhæng med strålepladen 36 i forhold til varebanen 16. Det skal derved fast-25 slås, at bredden b af varebanen er væsentlig- mindre end bredden B af strålepladen 36, således at der tilvejebringes stabile temperaturforhold.

En anden udførelsesvariant er vist i fig. 4.

Dér foreligger der i bredderetningen af varebanen tre 30 parallelt anordnede, ' serpentinef ormet udlagte ledninger 34a, 34b og 34c. Disse forskellige ledninger gennemstrømmes separat, således at varmebestrålingsforholdene kan gøres forskellige over bredden af varebanen. I det viste eksempel kan f.eks. kanterne af varebanen påvirkes 35 og tørres anderledes af ledningerne 34a og 34c end midterområdet af varebanen 16 af ledningen 34b.

9 DK 167712 B1

O

Endelig viser fig. 5 i tværsnit det samlede anlæg med de to behandlingskamre 10 og 11, som varebanen 16 bevæger sig gennem. Svarende til det allerede nævnte "ovn-i-ovn"-princip befinder behandlingskamrene sig i 5 et isolerende rum 42, hvori der findes opvarmet luft med en temperatur på f.eks. 90°C. Omkring denne tårnformede anordning er der anordnet en afsats 44, der er tilgængelig via en trappe 46.

Af fig. 1 fremgår endelig gennemledningen af luft 10 i enkeltheder. Derefter ledes afgangsluften fra behand lingskammeret 10 til et afgangsluft-rensningsanlæg via en afgangsluft-ventilator 50. Af afgangsluften fra behandlingskammeret 11 kan derimod en væsentlig del igen føres i kredsløb via en varmeveksler 38, medens den anden del 15 via afgangsluft-ventilatoren ledes til rensningsprocessen.

Selv om det ikke er vist i figurerne, kan strålepladen naturligvis i stedet for at blive opvarmet med oliegennemstrømmede ledninger blive opvarmet på enhver anden måde, f.eks. elektrisk.

20 25 30 35

Claims (16)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af forimprægnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en med hærdelig kunstharpiks imprægneret varebane, hvorved varebanen bevæges 5 gennem mindst ét behandlingskammer, i hvilket der påføres varme på varebanen, og i hvilket der indføres luft for at fortynde og i det mindste delvis fjerne de ved varmebehandlingen dannede gasformige stoffer, hvorved varmen påføres på varebanen i form af strålevarme, og luften som forvarmet 10 luft ledes ind i behandlingskammeret på styret måde, kendetegnet ved, at luften med mest mulig laminar strømning føres langs med varebanen, i det væsentlige parallelt med denne.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg-15 net ved, at den forvarmede friskluft har en temperatur, der ligger i området af strålevarmens temperatur.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at friskluftens temperatur ligger i området 140-180°C, især ved 160°C, og at strålevarmens temperatur 20 ligger i området 160-200°C, især ved 180°C.

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at friskluftens strømningshastighed er 1-3 m/sek.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-4, k e n -25 detegnet ved, at der i behandlingskammeret hersker et ringe overtryk i forhold til omgivelserne.

6. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at varebanen i det tilfælde, hvor den føres nedefra og opefter gennem ét behandlingskammer og 30 efter en påfølgende vending føres oppefra og nedefter gennem et andet behandlingskammer, føres gennem en kølezone før vendingen.

7. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-6, kendetegnet ved, at strålevarmen indstilles forskelligt 35 over bredden af varebanen med hensyn til varmemængde og/eller temperatur. 11 DK 167712 B1

8. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-7, kendetegnet ved, at friskluften ved stort luftbehov ledes ind i behandlingskammeret ved mindst to steder, der ligger med en vis indbyrdes afstand i retning af den ver- 5 tikalt opad eller nedad bevægede bane.

9. Anlæg til fremstilling af forimprægnerede materialer (prepregs) ved varmebehandling af en med hærdelig kunstharpiks imprægneret varebane, med mindst ét behandlingskammer, en anordning til påføring af strålevarme på varebanen 10 og en anordning til fjernelse af de med luft fortyndede, ved tørringsproceseen opstående gasformige stoffer fra behandlingskammeret, hvorved der på mindst ét sted i behandlingskammeret (10,11) er anordnet en friskluft-indløbsanord-ning (26), der står i forbindelse med en regulerbar frisk- 15 luft-tilførselsanordning (40) og en opvarmningsanordning (38), kendetegnet ved, at der som anordning til påføring af strålevarme på varebanen (16), der bevæges gennem behandlingskammeret (10,11), er anordnet mindst ét strålevarmelegeme (34,36), der støder op til luftens strømningsvej.

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet ved, at strålevarmelegemet omfatter mindst én? opvarmningsmedium-gennemstrømmet ledning (34), der er anordnet serpentineformet ved over for hinanden liggende vægge (32) af behandlingskammeret (10,11).

10 DK 167712 B1

11. Anlæg ifølge krav 10, kendetegnet ved, at ledningen (34) i retning mod varebanen (16) er dækket af en stråleplade (36).

12. Anlæg ifølge krav 10 eller il, kendetegnet ved, at ledningen (34) er indlejret i væggene (32) 30 af behandlingskammeret (10,11).

13. Anlæg ifølge et af kravene 10-12 ^kendetegnet ved, at stigningen af den serpentineformet forløbende ledning (34) er differentieret i bevægelsesretningen af varebanen (16).

14. Anlæg ifølge et af kravene 9-12, kendeteg net ved, at der i bevægelsesretningen af varebanen (16) 12 DK 167712 B1 er anordnet flere, særskilt og forskelligt fødede ledninger.

15. Anlæg ifølge et af kravene 9-14, kendetegnet ved, at der på tværs af bevægelsesretningen af varebanen (16) er anordnet flere, fortrinsvis tre særskilt og 5 forskelligt fødede ledninger (34a,34b,34c).

16. Anlæg ifølge et af kravene 9-15, kendetegnet ved, at behandlingskammeret (10,11) er placeret i et tætnet isolerende rum (42), der er fyldt med varm luft.