DE3876285T2 - Verfahren zum herstellen einer faserverstaerkten prepregfolie und vorrichtung dafuer. - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer faserverstaerkten prepregfolie und vorrichtung dafuer.Info
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Description
- Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer faserverstärkten Prepregfolie und betrifft auch eine Vorrichtung dafür. Die Prepregfolie der vorliegenden Erfindung wird verwendet als eine Art industriellen Werkstoffs zur Bildung laminierter Produkte.
- Das gewöhnlich gut bekannte Verfahren zum Faser-Imprägnieren mit einem thermoplastischen Harz zur Herstellung von faserverstärkten Materialien umfaßt das Einführen einer Folie aus Fasern, wie z.B ein Webkette oder aus gewebten Fasern, wie z. B. Gewebe bzw. Stoff, in eine Walze auf der das thermoplastische Harz aufgetragen worden ist, Übertragen des thermoplastischen Harzes von der Beschichtungswalze auf die Folie aus Fasern oder gewebten Fasern und dann Kontaktieren der Vorder- oder Rückseite der Folie aus Fasern oder gewebten Fasern mit Heizwalzen, um die Wirksamkeit des Harzimprägnierens zu vergrößern, wie es in den vorläufig offen gelegten japanischen Patentanmeldung Sho 61-229534, -228535 und -228536 offenbart ist.
- In der JP-A 61229634 ist eine Vorrichtung offenbart, die drei in Längsrichtung ausgerichtete Walzen umfaßt. Das Harz wird direkt auf die erste Walze aufgetragen und wird durch eine darüberlaufende Faserbahn aufgenommen. Die Faserbahn läuft dann unter die zweite Walze, auf der sie einiges Harz ablagert und schließlich über die dritte Walze. Das Harz baut sich auf der zweiten Walze auf, bis die Vorrichtung nicht länger richtig funktionieren kann. Die Vorrichtung hat drei Gurte, die verwendet werden, um zu verhindern, daß die Faserbahn in Unordnung gerät. Bei den drei Gurten gibt Orte in der Vorrichtung, an denen die Faserbahn der Luft ausgesetzt wird, was eine Verschlechterung des Harzes zu Folge hat.
- Im Fall der Vorrichtung zum Ausführen des oben erwähnten hermkömmlichen Verfahrens ist kein luftabschirmender Teil, wie z. B. ein Bandgurt, an der Rückseite der Folie aus Fasern oder gewebten Fasern angebracht, der die Beschichtungswalze berührt und somit ist die Rückseite der Folie aus Fasern oder gewebten Fasern für Luftzutritt offengelassen.
- Die Beschichtungswalze und eine Gruppe der Heizwalzen, die zu der Beschichtungswalze benachbart ist, sind getrennt voneinander angebracht. Das gerade extrudierte Harz wird der Beschichtungswalze kontinuierlich zugeführt und auf die Folie aus Fasern oder gewebten Fasern aufgetragen, wodurch bewirkt wird, daß das Harz auf die benachbarte Heizwalze übertragen wird. Das Harz an der Oberfläche der Beschichtungswalze scheint deshalb ein wenig verschlechtert zu werden, aber die auf die Oberfläche der Heizwalze, die benachbart zu der Beschichtungswalze ist, übertragene Menge ist extrem klein, weil sie nur durch die Folie aus Fasern oder gewebten Fasern übertragen wird. Das übertragene Harz bleibt somit an der Oberfläche der Heizwalze ohne auf die anderen Heizwalzen übertragen zu werden. Deshalb wird das übertragene Harz nicht durch das gerade extrudierte Harz abgelöst und bleibt, heiß und in Kontakt mit Luft auf der Heizwalze. Es ist extrem schwer, das Harz von der Heizwalze komplett zu entfernen und somit wird das auf der Heizwalze behaltene Harz durch Hitze und Oxidation verschlechtert und immer weiter vernetzt und je weiter die Zeit fortschreitet, kommt es dazu, daß die Vorrichtung nicht mehr einsatzfähig ist.
- Das in die Folie aus Fasern oder gewebten Fasern imprägnierte Harz wurde, wie oben beschrieben, durch Hitze und Oxidation verschlechtert. Deshalb hat die so erhaltene Prepregfolie eine ungenügende Festigkeit und eine schlechte Qualität.
- In der EP-0 027 543 ist ein Verfahren für die koninuierliche Herstellung von einlagigen oder mehrlagigen Laminaten offenbart. Das Verfahren umfaßt das Zuführen eines mit Harz einheitlich beschichteten Gewebes auf ein Fasergewebe unter Zugspannung, so daß das Harz zu einem begrenzten Ausmaß das Fasergewebe durchdringt. Das mit dem Harz verstärkte Fasergewebe wird dann durch eine Heizzone und eine Druckzone geführt. In der Druckzone wird der Kontaktdruck eher von einem Druckgurt als von einer Walze ausgeübt, so daß sich das Harz nicht durch das Fasergewebe bewegt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer faserverstärkten Prepregfolie, die eine höhere Qualität hat und dessen Harz sich nur leicht, falls überhaupt, verschlechtert.
- Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, wobei die Vorrichtung für eine viel längere Zeit in stabilem und kontinuierlichem Betrieb gehalten werden kann.
- Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus den Merkmalen der Ansprüche sichtbar.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Imprägnieren von Fasern mit einem thermoplastischem Harz und Herstellen einer faserverstärkten Prepregfolie bereitgestellt, wobei das Verfahren umfaßt: Beschichten eines ersten Bandgurtes von einem Paar sich gegenüberliegender Bandgurte (14, 15) mit einem thermoplastischen Harz, wobei die Gurte auf eine Temperatur höher als der Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes aufgeheizt worden sind; und sie die Faserbahn (10) zwischen dem Paar sich gegenüberliegender Bandgurte (14, 15) befördern; Anlegen von Zugspannung auf die Faserbahn (10), die zwischen den sich gegenüberliegen Bandgurten (14, 15) befördert wird; und "Preßkontaktieren" des ersten Bandgurtes (15) mit mindestens einer Walze (17), um die Faserbahn (10) zwischen den Bandgurten in "Preßkontakt" zu bringen, zur Imprägnierung der Fasern mit dem Harz.
- Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen einer faserverstärkten Folie bereitgestellt, die umfaßt: einen Abschnitt (1) zum Zuführen einer Faserbahn; ein Paar sich gegenüberliegender Bandgurte (14, 15), die auf eine Temperatur höher als der Erweichungspunkt des Harzes aufgeheizt sind, wobei die Bandgurte so angeordnet sind, daß sie eine Faserbahn (10) dazwischen aufnehmen; einen harzimprägnierenden Abschnitt (3) einschließlich einer Extrudiereinrichtung und einer Einrichtung (13) zum Aufbringen eines thermoplastischen Harzfilms auf den ersten Gurt (15) des Paares von Bandgurten (14, 15); und mindestens eine Walze (17) die derart angepaßt ist, daß sie den ersten Bandgurt (15) in Press-Kontakt bringt, um die Faserbahn (10) zwischen den Bandgurten preßkontaktiert zur Imprägnierung der Fasern mit dem Harz; und einen Wickelabschnitt (4) zum (Auf-)wickeln der mit einem thermoplastischen Harz imprägnierten Faserbahn, die den harzimprägnierenden Abschnitt (3) passiert hat.
- Das Hauptkennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Folie aus Fasern, wie z. B. Kettenfäden bzw. eine Webkett aus gewebten Fasern, wie z. B. ein Gewebe, zwischen einem Paar von Bandgurten befördert wird, wobei die Gurte höher als der Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes aufgeheizt wurden. Das thermoplastische Harz wird als ein Film aufgetragen, wandert zwischen den Heizwalzen und wird mit den Oberflächen der Heizwalzen in Preßkontakt gebracht.
- Jeder der Bandgurte ist endlos und sogar, falls das Harz in geringem Ausmaß auf die Oberfläche der Bandgurte übertragen wird, wenn die harzimprägnierten Fasern oder gewebten Fasern aus den harzimprägnierenden Abschnitt freigesetzt werden und das so übertragene Harz dann abkühlt und hart wird, wird es wieder aufgeheizt und geschmolzen und mit einer großen Menge von gerade extrudiertem Harz zusammengemischt, wenn die Bandgurte wieder zum Einlaß des harzimprägnierenden Abschnitts zurückkehren, wodurch vermieden wird, daß das Harz zwischen den Gurten zurückbleibt.
- Weiter wird das Harz nicht durch Hitze oder Oxidation verschlechtert und ist auch nicht gelatisiert. Zusätzlich kann das Problem, daß die Vorrichtung im Fall der gewöhnlichen Walzenbeschichtung für keine lange Zeit betrieben werden konnte, gelöst werden, wodurch die Vorrichtung für eine viel längere Zeit in koninuierlichem Betrieb gehalten werden konnte.
- Wie oben beschrieben, wird das Harz nicht durch Hitze und Oxidation verschlechtert, so daß eine faserverstärkte Prepregfolie in viel höherer Qualität bereitgestellt werden kann.
- Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Fig. 2. ist eine Querschnittsansicht, die zeigt, wie eine Spule, um die eine Endlosfasern gewickelt ist, befestigt wird.
- Fig. 3 ist eine Frontansicht, die eine Ausrichtungseinrichtung zeigt, durch welche eine Vielzahl von Fasern ausgerichtet werden, um eine Faserbahn zu bilden.
- Fig. 4 ist eine Draufsicht, die eine Ausrichtungsvorrichtung zeigt (durch welche mehrere bzw. mehrfache Fasern ausgerichtet werden, um in diesem Fall die Hälfte der Faserbahn zu bilden).
- Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die einen Fall zeigt, wo die vorliegende Erfindung auf eine Bahn aus gewebten Fasern angewendet wird.
- Fig. 6 ist eine Seitenansicht, die ein verbessertes Beispiel des harzimprägnierenden Abschnitts zeigt.
- Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die ein anderes Beispiel des harzimprägnierenden Abschnitts zeigt.
- Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Kühleinrichtung zeigt.
- Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Kühleinrichtung.
- Fig. 10 ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel des harzimprägnierenden Abschnitts im Detail zeigt.
- Gegenstände, die mit einem Harz der vorliegenden Erfindung imprägniert werden, schließen eine Bahn aus Fasern, wie z. B. Webketten, oder aus gewebten Fasern, wie z. B. ein Gewebe, ein.
- Die Vielzahl von Endlosfasern in der vorliegenden Erfindung meint eine Gruppe von Fäden, Rovings, Garnen oder Spinnkabeln (Tows) und der Faden ist so lang und fest, daß er unter Berühren eines Films aus geschmolzenem thermoplastischem Harz an der Herstellungslinie gezogen werden kann. Glasfasern, Carbonfasern und Kunstharzfasern mit einem hohen Modul sind für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Anorganische Fasern, wie z. B. Siliziumcarbidfasern, Aluminiumoxidfasern, Titanfasern, Borfasern und Metallfasern, wie z. B. rostfreier Stahl, können auch verwendet werden.
- Die Kunstharzfaser wird vorzugsweise oberflächenbehandelt, um eine Adhäsionsfähigkeit bezüglich des imprägnierenden thermoplastischen Harzes aufzuweisen. Es ist weiter bevorzugt, daß sie nicht ihre Festigkeit und ähnliches abhängig von der Schmelztemperatur des verwendeten thermoplastischen Harzes ändert. Zum Beispiel wird eine Aramidfaser (eingetragener Handelsname: Kevlar) als Kunstharzfaser aufgeführt.
- Es ist bevorzugt, daß die Glas- und Carbonfasern an ihrer Faseroberfläche mit einem oberflächenbehandelnden Mittel, wie z.B. einem Kopplungsmittel des Silan- oder Titansystems, beschichtet sind, um ihre Adhäsionsfähigkeit bezüglich des verwendeten thermoplastischen Harzes zu verbessern. Um zu verhindern, daß die Rovings und Garne schlaff werden, kann ein Schlichtmittel zum Bündeln der Fäden verwendet werden, und zwar bis zu einem solchen Ausmaß, daß die Verwendung des Schlichtmittels nicht die Harzimprägnierung stört.
- Mehrere Endlosfasern sind nebeneinander in Richtung entlang der Maschine angeordnet, wobei sie so ausgebreitet sind, daß sie sich nicht gegenseitig überkreuzen, und sie sind auf eine geeignete Dicke reguliert, um eine Faserbahn zu bilden, wie z.B. eine Webkette einer Webmaschine. Genauer ausgedrückt, mehrere Endlosfasern sind um mehrere Spulen gewickelt bzw. mit einer geeigneten Zugspannung von den Spulen versorgt, nebeneinander in einer geeigneten Breite angeordnet und werden durch eine kamm- oder rechenähnliche Ausrichteinrichtung geführt, um eine Faserbahn zu bilden.
- Die Dicke der Faserbahn hängt von dem Fadendurchmesser eines Fadens (Roving oder Spinnkabel) ab, aber sie kann durch die Anordnung und das Flächengewicht der Rovings oder Spinnkabeln in deren Breitrichtung reguliert werden. Die Dickegenauigkeit hat Einfluß auf das Ausmaß der Imprägnierung und ist deshalb vorzugsweise ± 10 % der gewünschten Dicke. Es gibt keine Grenze für die Dicke der Faserbahn. Wenn die Dicke größer als 10 um ist, können die Fasern nicht gebrochen werden, während die Menge des Imprägnierharzes groß wird, Lücken reduziert werden und keine Formfehler verursacht werden, wenn sie dünner als 1000 um gemacht ist.
- Es ist vorteilhaft, die Feuchtigkeit am Arbeitsplatz zu erhöhen, um zu verhindern, daß die Fasern durch Reibung zerbrochen werden, wenn sie durch Führungswalzen und Ausrichtungseinrichtungen durchgehen, um eine Faserbahn zu bilden.
- Die so erhaltene Faserbahn ist so angeordnet, daß sie ihren Rovings oder Spinnkabeln eine gewisse Zugspannung verleiht und nicht, daß sie sie überkreuzt.
- Die Faserbahn kann durch Anordnen einer Vielzahl von Endlosfasern gebildet werden, wie im Fall des Beispiels später beschrieben wird, aber sogenannte gebündelte Garne, die eine notwendige Anzahl vorher gewickelter Fasern ähnlich Webketten rund um einen Kettbaum bzw. Garnbaum in einer Richtung umfassen, können verwendet werden. Die gebündelten Garne wurden oft als Webkette verwendet, wenn die Endlosfasern gewebt werden, um eine Bahn gewebter Fasern, wie z.B. ein Gewebe oder Tuch bzw. Stoff zu bilden. Die Bahn aus gewebten Fasern in der vorliegenden Erfindung schließt solche mit ein, die das Weben von Endlosfasern, wie z.B. einen Stoff, umfassen, und es ist freigestellt, wie die Fasern gewebt werden. Deshalb schließt die in der vorliegenden Erfindung verwendete Bahn aus gewebten Fasern solche ein, die gemäß Leinenbindung, Drillich- bzw. Köperbindung usw. gebildet worden sind. Weiter schließt sie auch mattenähnliche ungewebte Fasern, mit Nadeln durchlöcherte mattenähnliche ungewebte Fasern und ähnliches ein.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Harz schließt Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Nylon, Polycarbonat, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat und ähnliches ein, aber es nicht auf diese beschränkt.
- In dem Fall, wo die erfindungsgemäß erhaltene Prepregfolie als Material bzw. Werkstoff, der strukturelle Festigkeit benötigt, verwendet wird, ist es bevorzugt, daß die Faser einen hohen Modul und eine große Zugfestigkeit hat. Technische Harze hoher Qualität, wie z.B. Polyethersulfon, Polysulfon, Polyphenylensulfid, thermoplastisches Polyimid, Polyetherimid (Handelsname: "ULTEM") und Polyetheretherketon sind am geeignetsten für diesen Zweck.
- Im Fall der Verwendung dieser Harze ist es bevorzugt, sie vorher zu trocknen, und es ist weiter bevorzugt, daß ein Kopplungsmittel des Titansystems oder ähnliches ihnen zugesetzt wird, um ihre Adhäsionsfähigkeit bezüglich der Fasern zu verbessern.
- Das thermoplastische Harz wird in einem Extruder geschmolzen, durch eine Matrize bzw. Düse, die am vordersten Ende des Extruders angebracht ist, extrudiert und dann auf die Oberfläche beispielsweise eines Bandgurtes, der vorher beheizt worden ist, aufgetragen. Die Harztemperatur wird abhängig von den Eigenschaften der verschiedenen Harze, einen einheitlich aufgetragenen Harzfilm zu bilden, bestimmt. Die Breite des aufgetragenen Harzfilms kann gleich oder größer als die der Faserbahn sein und seine Dicke ist an einen geeigneten Wert, entsprechend dem der Faserbahn, angepaßt. Diese Dicke ist ein experimentell ermittelter Wert, abhängig von einem Sollwert, der auf den Harzgehalt in der letztendlich erhaltenen Prepregfolie bezogen ist. Sie ist vorzugsweise in einem Bereich von 10 - 1000 um und weiter bevorzugt im Bereich von 20 - 200 um. Die Dickegenauigkeit hat großen Einfluß auf den Harzgehalt der Prepregfolie in der Breitenausrichtung der Folie. Sie ist deshalb bevorzugt ± 10 % einer Soll-Dicke und mehr bevorzugt ± 5 % davon.
- Die Dickegenauigkeit des aufgetragenen Harzfilms kann gemäß irgendeiner der üblichen Beschichtungsmethoden verbessert werden.
- Die Faserbahn wird mit einer Walze in Preßkontakt gebracht durch z. B. den unteren Bandgurt hindurch, auf dem das Harz als Film aufgetragen worden ist, wodurch das Imprägnieren der Fasern mit dem Harz beginnt. Die Harzimprägnierung ist beendet, wenn der aufgetragene Harzfilm zwischen solchen Fäden durchgeht, die die Faserbahn bilden und dann die Rückseite der Faserbahn erreicht. Der Kontaktdruck der Faserbahn, bezogen auf den Bandgurt und die Walze, ist ausreichend, so daß sich die Faserbahn durch den aufgetragenen Harzfilm durchdrücken kann und die obere Oberfläche des unteren Bandgurtes erreicht. Der Kontaktdruck ist durch die angelegte Zugspannung an die Faserbahn reguliert. Wenn die Zugspannung zu stark ist, wird der aufgetragene Harzfilm in der Breitrichtung der Faserbahn gespalten, ohne zwischen den Fäden der Bahn durchzugehen. Die Zugspannung muß deshalb abhängig von der Viskosität des verwendeten Harzes bestimmt sein.
- Die Viskosität des Harzes der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise im Bereich von 500 - 50000 Poise und mehr bevorzugt 1000 - 5000 Poise. Die angelegte Zugspannung an die Bahn aus Fasern (oder gewebten Fasern) in der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise im Bereich von 1 - 10000 g/Faser und mehr bevorzugt 10 - 5000 g/Faser. Die angelegte Zugspannung an die Bahn aus gewebten Fasern ist vorzugsweise im Bereich von 5 - 100000 g/cm Breite und mehr bevorzugt 5 - 20.000 g/cm Breite.
- Die Faserbahn, auf die das Harz aufgetragen worden ist, wird nun unter der Bedingung befördert, daß sie zwischen dem oberen und unteren Bandgurt eingelegt bzw. eingeklemmt ist, mit einer oder zwei oder mehreren Heizwalzen in Preßkontakt gebracht wird, um die Imprägnierwirksamkeit zu verbessern und sie wird dann gekühlt und aufgewickelt. Die Temperatur der Heizwalzen ist höher eingestellt als der Erweichungspunkt des Harzes, mit dem imprägniert werden soll.
- Der Erweichungspunkt in dieser Beschreibung meint die niedrigste Temperatur, die unter einer Last von 5 kg durch die Schmelzindexmeßeinrichtung gemessen werden kann.
- Die Seite der Faserbahn, die mit dem unteren Bandgurt zum ersten Mal in Kontakt gebracht wird, wird als Vorderseite angenommen, die Rückseite davon wird dann mit der ersten Heizwalze durch den oberen Bandgurt in Kontakt gebracht und die Vorderseite davon wird dann weiter mit der zweiten Heizwalze durch den unteren Bandgurt in Kontakt gebracht und dies wird abwechselnd, abhängig von der Anzahl der verwendeten Heizwalzen, wiederholt, wodurch verursacht wird, daß das Harz auf der Vorder- oder Rückseite der Faserbahn bewegt wird, abwechselnd von der Vorderseite der Bahn zur Rückseite davon und dann von der Rückseite zur Vorderseite zwischen die Fäden der Bahn mittels der verwendeten Heizwalzen. Wenn die Faserbahn so befördert wird, kann die Harzimprägnierung verbessert werden.
- Es muß gemäß der Eigenschaft des verwendeten Harzes bestimmt werden, wie viele Heizwalzen zu verwenden sind, und es ist bevorzugt, die Zahl der Heizwalzen der Art des verwendeten Harzes anzupassen.
- Es ist auch bevorzugt, daß das auf der Oberfläche des Bandgurtes zurückgebliebene Harz durch ein Dosierkabel bzw. ein Abstreifmesser oder ähnliches entfernt wird, weil dies wirksam für das Einstellen des Harzgehaltes in der Prepregfolie ist und die Oberfläche der Faserbahn glatt macht. Das Harz kann in geschmolzenem oder gehärtetem Zustand entfernt werden, aber es muß bestimmt werden, gemäß der Eigenschaft des Harzes, in welchem Zustand das Harz entfernt wird.
- Das Ausmaß der Kristallisation und die Kristallgröße werden durch die Abkühlgeschwindigkeit im Fall eines kristallinen Harzes beeinflußt. Es ist deshalb bevorzugt, die Abkühlgeschwindigkeit dem verwendeten Harz anzupassen und das Ausmaß der Kristallisation und die Kristallgröße des in der Prepregfolie enthaltenen Harzes zu steuern. Die harzimprägnierte Faserbahn kann nach und nach durch einen Kühlabschnitt, der zwischen dem harzimprägnierenden Abschnitt und der Wickelmaschine angeordnet ist und einen Temperaturgradienten hat, abgekühlt werden. Oder sie kann schnell, durch Einblasen eines Kühlmediums, wie z.B. kühlende Luft direkt auf sie, abgekühlt werden.
- In dem Fall, wo die Faserbahn aus dem harzimprägnierenden Abschnitt unter der Bedingung freigesetzt wird, daß ihr aufgetragenes Harz geschmolzen ist, verschlechtert sich das Harz manchmal nach Luftkontakt und ähnlichem in der Abkühlzeit, und zwar abhängig von der Art des Harzes. Es ist in diesem Fall bevorzugter, im harzimprägnierenden Abschnitt eine Kühleinrichtung bereitzustellen, die dazu dient, die Bandgurte auf eine Temperatur niedriger als der Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes abzukühlen.
- Die mit dem thermoplastischen Harz imprägnierte Faserbahn kann dann tiefer als der Erweichungspunkt des Harzes unter der Bedingung abgekühlt werden, daß sie zwischen den Bandgurten eingeklemmt ist, und sie wird durch eine Wickelmaschine aufgewickelt.
- Die harzimprägnierte Faserbahn kann nach und nach an der Luft abgekühlt oder forciert durch Aufspritzen von Luft oder Wasser auf den oberen oder unteren Bandgurt abgekühlt werden. Es ist bevorzugt vom Standpunkt aus der Verbesserung der Erscheinungsform der harzimprägnierten Faserbahn und der Entfernung von Blasen und Lücken aus der Bahn, daß der obere und untere Bandgurt zwischen z.B. ein oder mehrere Paare abkühlende Klemm- bzw. Quetschwalzen (nip rollers) eingelegt ist, und daß die somit zwischen den oberen und unteren Bandgurt gepreßte Faserbahn durch die Klemmwalzen durch die Bandgurte hindurch gekühlt wird. Dies dient auch dazu, die Freisetzung der Faserbahn von den Bandgurten zu erleichtern.
- Es ist bevorzugt vom Standpunkt aus, die Freisetzung der Faserbahn von den Bandgurten zu verbessern, daß eine Freisetzungsbehandlung auf die Oberflächen der Bandgurte angewendet bzw. aufgetragen wird.
- Die vorliegende Erfindung wird im Detail mit Bezug auf ihre typischen, in den Figuren gezeigten, Ausführungsformen beschrieben.
- Ein Fall, wo die vorliegende Erfindung auf eine Faserbahn angewendet wird, wird als erstes unten beschrieben.
- Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt eine Herstellungsvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung einen Faserzuführabschnitt 1, einen Faserlieferabschnitt 2, einen harzimprägnierenden Abschnitt 3 und einen Wickelabschnitt 4.
- Der Faserzuführabschnitt 1 enthält Einrichtungen oder Spulen 6, z.B. zum Zuführen einer Vielzahl von Endlosfasern und Mechanismen oder Bremsgurte 64, wie in Fig. 2 gezeigt, z.B. zum Einstellen der Zugspannung, wenn die Fasern zugeführt werden.
- Die notwendige Anzahl von Endlosfasern 7, die um eine Vielzahl von Spulen 6 auf einem Gatter 5 gewickelt sind, werden aus dem Faserzuführabschnitt 1 zugeführt. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Spule 6 einen Spulenkörper 61, einen Schaft 62, an dem der Spulenkörper 61 angebracht ist, und ein Lager 63, an dem der Schaft 62 rotierbar befestigt ist. An dem Schaft 62 ist der Bremsgurt 64 befestigt, zum Einstellen der Zugspannung der Faser, die von der Spule 6 zugeführt wird.
- Der Faserlieferabschnitt 2 dient dazu, die Endlosfasern 7, die vom Spulenkörper 61 zugeführt werden, nebeneinander in horizontaler Richtung mittels einer Führungwalze 8 anzuordnen und sie durch eine Ausrichteinrichtung 9 auszurichten, um einen optimalen Abstand zwischen den Fasern und eine optimale Breite der Fasern zu haben, um eine Faserbahn 10 zu bilden. Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, umfaßt die Ausrichteinrichtung 9 das Spannen einer Vielzahl von Stahldrähten 91 in einem Rahmen, und die Endlosfasern 7 werden durch Hindurchgehen nacheinander zwischen den Stahldrähten 91 ausgerichtet. Die Ausrichteinrichtung 9 hat ein Lager 92, das der Ausrichteinrichtung 9 erlaubt, in die durch die Pfeile in Fig. 4 gezeigten Richtungen geschwungen zu werden. Wenn die Ausrichteinrichtung 9 in dieser Weise geschwungen wird, werden die Abstände zwischen den Endlosfasern 7 eingestellt, so daß die Breite und Dicke der Faserbahn 10 eingestellt werden kann. Bezugszeichen 93 bezeichnet Stellschrauben zum Fixieren der Ausrichteinrichtung 9, nachdem man sie in einen optimalen Winkel geschwungen hat.
- Die Faserbahn 10 wird dann durch eine Zugspannung-Einstellwalze 11 gesteuert, die eine Bremse 12 hat, um eine einheitliche Zugspannung über die Breite der Faserbahn zu erhalten. Es ist bevorzugt, daß die Oberfläche der Zugspannung-Einstellwalze 11 aus Gummi oder ähnlichem gemacht ist, um einfache Zugspannungeinstellung zu erreichen. Es gibt bis jetzt keine Grenze, wie die Faserbahn 10 zu spannen ist, aber die Faserbahn 10 sollte bis zu einem solchen Ausmaß gespannt werden, daß sich ihre Fasern nicht im Verlauf der Harzimprägnierung im harzimprägnierenden Abschnitt 3 verheddern. Die Zugspannung-Einstellwalze 11 kann entfernt werden, falls für alle Spulen 6 im Faserzuführabschnitt 1 einheitliche Zugspannungseinstellung erreicht werden kann.
- Der harzimprägnierende Abschnitt 3 hat ein Paar obere und untere Bandgurte 14 und 15 und eine erste (oder Einlaß-) Heizwalze 17, eine zweite Heizwalze 18 und eine untere (oder Auslaß-) Zugzwalze 19, die nebeneinander vom Einlaß zum Auslaß entlang des Faserbahn-Beförderungsweges angeordnet sind. Eine erste Klemmwalze 20 ist oberhalb der ersten Heizwalze 17 gelegen, während eine obere Zugwalze 22 oberhalb der unteren Zugwalze 19 gelegen ist. Bezugszeichen 21 stellt eine Walze zum Einstellen der Zugspannung des oberen Bandgurtes dar, 23 eine geheizte Harzlieferwalze, 24 eine Walze zum Einstellen der Zugspannung des unteren Bandgurtes, 13 eine Düse zum Liefern von Harz und 16 einen Antriebsmotor.
- Die Bandgurte werden derart geheizt, daß die Hitze der geheizten Walzen 17, 18, 19, 20, 22 und 23 an die Bandgurte übertragen wird, welche mit diesen Walzen in Preßkontakt sind.
- Die Dicke der mit Harz imprägnierten Faserbahn kann durch Einstellen der Abstände zwischen den Auslaßwalzen 19 und 22 reguliert werden.
- Es ist bevorzugt, Schaper oder Dosierrakel (nicht gezeigt) zum Abkratzen des Harzfilms bereitzustellen, der auf der Oberfläche des oberen und unteren Bandgurtes 14 und 15 zurückgeblieben ist. Wenn die Bandgurte gewöhnlich mit dem Harz und der Faserbahn 10 durch saubere Oberflächen kontaktiert werden, kann die Menge des in die Faserbahn 10 imprägnierten Harzes unverändert bleiben.
- Wenn die Faserbahn 10 in den harzimprägnierenden Abschnitt 3 eintritt, der die oben beschriebene Anordnung hat, wird sie mit dem unteren Bandgurt 15, auf den ein thermoplastisches Harz als Film durch eine Düse 13 aufgetragen ist, kontaktiert, wobei das Harz in einem Extruder geschmolzen worden ist und wobei der Extruder dazu verwendet worden ist, das Harz zu schmelzen und zuzuführen. Währenddessen wird die Faserbahn mit der Heizwalze 17 durch den unteren Bandgurt 15 in Preßkontakt gebracht, so daß sie mit dem Harz imprägniert wird, und sie wird mit der Heizwalze 18 durch den oberen Bandgurt 14 in Preßkontakt gebracht und dann mit der unteren Zugwalze (oder Heizwalze) 19 durch den unteren Bandgurt 15. Eine Harzimprägnierung wird dadurch in ausreichender Weise erreicht.
- Der harzimprägnierende Abschnitt kann, wie in Fig. 6 gezeigt, verbessert werden, um die Harzimprägnierung bei hoher Geschwindigkeit zu erhöhen. Ein Beispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, beinhaltet dritte und vierte Heizwalzen 50 und 51, die zu denen des harzimprägnierenden Abschnitts aus Fig. 1 hinzugefügt worden sind.
- Eine Verbesserung besteht in einer ersten Harzimprägnierung unterstützenden Walze 30, die nahe dem Einlaß des harzimprägnierenden Abschnitts 3 gelegen ist.
- Es ist bevorzugt, die Walze 30 an solch eine Stelle zu setzen, daß die Faserbahn stärker mit der ersten Heizwalze 17 in Preßkontakt kommen kann. Diese Position der Walze 30 kann durch die Viskosität des verwendeten Harzes und durch die Spannrichtung zwischen der ersten und der zweiten Heizwalze 17 und 18 bestimmt werden.
- Im Fall des in Fig. 6 gezeigten Beispiels ist die Walze 30 tiefer als das obere Ende der ersten Heizwalze 17 positioniert und sie ist angeordnet, so daß Zugspannung nach unten links in Fig. 6 an die Faserbahn auf der Seite der Walze 30 angelegt wird und daß Zugspannung nach unten rechts an die Faserbahn auf der Seite der zweiten Heizwalze 18 angelegt wird.
- Obwohl der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Walze 30 und der ersten Heizwalze 17 nicht beschränkt ist, ist es bevorzugt, die Walze 30 nahe der ersten Heizwalze 17, wie in Fig. 6 gezeigt, zu positionieren. Im Fall, wo die Walze 30 in einen größeren Abstand von der ersten Heizwalze 17 positioniert ist, kann eine andere Walze, die mit der Walze 30 zusammenwirkt, zwischen die Walze 30 und die erste Heizwalze 17 dazwischengeschaltet werden. Es ist bevorzugt, daß die Walze 30 mit einem Mechanismus zum Annähern und Abrükken von der ersten Heizwalze 17 ausgestattet ist.
- Die Faserbahn 10 wird horizontal in den harzimprägnierenden Abschnitt 3 eingeführt, aber man ist nicht darauf beschränkt. Sie kann horizontal gehalten werden, aber auch aufwärts angehoben oder abwärts abgesenkt werden, genau vor der ersten Heizwalze 17 und mehrere Führungswalzen können in diesem Fall hinzugefügt werden, sofern nicht funktionelle Wirkungen, die durch die vorliegende Erfindung erreicht werden, verdorben werden. Im Fall, daß sie nach oben angehoben in die Walze 17 eingeführt wird, kann ihre Neigung manchmal die gleiche oder im wesentlichen die gleiche sein, wie ihre Neigung zwischen den Walzen 30 und 17 und die Walze 30 wirkt manchmal in diesem Fall mit den hinzugefügten Führungswalzen zusammen.
- Es gibt keine Beschränkung für den Durchmesser (oder die Größe) der Walze 30.
- Wenn die oben beschriebene Walze 30 bereitgestellt ist, kann die Harzimprägnierung in die Faserbahn 10 unterstützt werden, sogar unter Beförderung der Faserbahn mit hoher Geschwindigkeit, und Luft in den Fasern kann bei den ersten Stufen der Harzimprägnierung entfernt werden, wodurch Produkte hoher Qualität hergestellt werden können.
- Eine andere Verbesserung besteht in der die Harzimprägnierung unterstützenden Walze 31, die nahe dem Auslaß des harzimprägnierenden Abschnitts 3 lokalisiert ist.
- Die Walze 31 ist tiefer als das obere Ende der Auslaßwalze (oder untere Zugwalze) 19 positioniert und dies ist bevorzugt solch eine Position, die zuläßt, daß die Faserbahn 10 mit der Auslaßwalze 19 in Preßkontakt kommt. Es ist bevorzugt, daß die Walze 31 einen die Position einstellenden Mechanismus zum Annähern und Entfernen der Walze 31 zu und von der Walze 19 aufweist.
- Die Walze 31 und die Auslaßwalze 19 können nahe zueinander angebracht sein und es gibt keine Beschränkung für den Abstand zwischen ihren Mittelpunkten, aber es ist bevorzugt, sie nahe beieinander zu positionieren. In einem Fall, wo die Walze 31 in einem größeren Abstand von der Auslaßwalze 19 positioniert ist, kann eine andere Walze, die mit der Walze 31 zusammenwirkt, zwischen die Walze 31 und die Auslaßwalze 19 dazwischengeschaltet werden.
- Die Faserbahn 10 wird horizontal aus dem harzimprägnierenden Abschnitt 3 entlassen, aber man ist nicht darauf beschränkt und sie kann nach oben angehoben oder nach unten abgesenkt aus dem harzimprägnierenden Abschnitt 3 entlassen werden, abhängig von ihrer Wickelposition. Man braucht nicht besonders zu erwähnen, daß mehrere Führungswalzen zu der Faserbahn 10 hinzugefügt werden können, sofern nicht funktionelle Wirkungen, die von der vorliegenden Erfindung erreicht werden, verdorben werden.
- In dem Fall, wo die Bahn 10 nach unten abgesenkt aus der Auslaßwalze 19 entlassen wird, kann die Neigung der entlassenen Bahn 10 die gleiche oder im wesentlichen die gleiche sein, wie die der Bahn 10 zwischen der Walze 31 und der Auslaßwalze 19, und die Walze 31 arbeitet manchmal in diesem Fall mit den anderen zu der Bahn 10 hinzugefügten Führungswalzen zusammen.
- Die Form und der Durchmesser der Walze 31 ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Walzen beschränkt.
- Wenn die oben beschriebene Walze 31 bereitgestellt wird, kann die Menge des imprägnierten Harzes einheitlich gemacht werden, sogar bei Beförderung der Bahn mit hoher Geschwindigkeit und kein Riß (oder sogenannter Spalt) wird entlang der Faserbahn verursacht.
- Eine weitere Verbesserung besteht in den die Harzimprägnierung unterstützenden Walzen 32, 33 und 34, die nahe der zweiten, dritten bzw. vierten Heizwalze 18, 50 bzw. 51 (welche Zwischen-Heizwalzen genannt werden) lokalisiert sind.
- Die zweite und vierte Heizwalze 18 und 51 sollen Abwärts- Zugspannungen and die Faserbahn anlegen und es ist bevorzugt, die die Harzimprägnierung unterstützenden Walzen 32 und 34 genau unter der zweiten bzw. vierten Heizwalze 18 bzw. 51 zu positionieren. Ähnlich bevorzugt ist es, die Harzimprägnierung unterstützende Walze 33 genau über der dritten Heizwalze 50 zu positionieren.
- Die die Harzimprägnierung unterstützenden Walzen 32, 33 und 34 unterliegen bezüglich ihrem Durchmesser (oder Größe) keiner Beschränkung, aber es ist bevorzugt, daß sie kleiner als die Heizwalzen 18, 50 und 51 sind. Die Walzen 32, 33 und 34 sollten nicht genau unter oder über den Walzen 18, 50 und 51 positioniert werden, aber sie können ein bißchen vorwärts oder rückwärts (links oder rechts) verschoben werden.
- Wenn die oben beschriebenen Walzen 32, 33 und 34 hinzugefügt sind, kann die Harzimprägnierung in die Faserbahn 10 einheitlich gemacht werden, sogar, wenn die Bahn mit hoher Geschwindigkeit befördert wird, und die Dicke der Produkte kann reguliert werden.
- Eine noch weitere Verbesserung besteht in den Walzen 35 und 26, die zwischen den Walzen 21 und 22 bzw. den Walzen 19 und 24 lokalisiert sind, um den schlängelnden Lauf der Bandgurte zu regulieren.
- Die Walzen 21 und 24 bewegen sich in Fig. 6 auf und ab, um die Zugspannung der Bandgurte zu regulieren, während die Walzen 35 und 36 ihr eines Ende nach links und rechts in Fig. 6 bewegen, um den schlängelnden Lauf der Bandgurte zu regulieren.
- Es gibt keine Beschränkung für Einrichtungen zum Bewegen der Walzen 35 und 36 nach links und rechts, aber z. B. verschiedene Arten von bewegungsmechanismen können verwendet werden.
- Obwohl es nicht gezeigt ist, können die Walzen 35 und 36 außerhalb der Bandgurte 14 und 15 positioniert sein, um die Bandgurte von außen zu pressen, um den schlängelnden Lauf der Bandgurte zu regulieren. Es ist in diesem Fall bevorzugt, daß die Walzen 35 und 36 aus einem weichen Material, wie z.B. Aluminium, hergestellt sind. Oder die Walzen 35 und 36 können zwischen den Walzen 20 und 21 bzw. zwischen den Walzen 23 und 24 lokalisiert werden.
- Eine, zwei oder mehr Walzen, die sich in Richtungen gleich oder unterschiedlich von denen der Walzen 35 und 36 bewegen können, können zusätzlich zu den Walzen 35 und 36 hinzugefügt werden.
- Es kann so eingerichtet werden, daß sich nur ein Ende jeder der Walzen 19, 22 oder 17, 20 nach links und rechts bewegt, um den schlängelnden Lauf der Bandgurte zu regulieren.
- Wenn die Walzen 35 und 36, wie oben beschrieben, bereitgestellt werden, kann der schlängelnde Lauf der Bandgurte, der wahrscheinlich verursacht wird, wenn nur die Zugspannungswalzen bereitgestellt sind, verhindert werden und die Harzimprägnierungsleistung kann vergrößert werden, sogar bei Beförderung mit hoher Geschwindigkeit.
- Eine noch weitere Verbesserung in Fig. 6 besteht in einer die Zugspannung einstellenden Einrichtung T, um die Zugspannung des Bandgurtabschnitts By vor der Walze 51 kleiner zu machen, als die des Bandgurtabschnitts Bx hinter der Walze 51, welche der Auslaßwalze 19 vorausgeht.
- Die die Zugspannung einstellende Einrichtung T umfaßt einen Antriebsmotor 16, der z.B. direkt mit der Auslaßwalze 19 verbunden ist und eine Übertragungseinrichtung 16A, die direkt mit der Walze 51 verbunden ist, die der Walze 19 vorausgeht. Es ist bevorzugt, die Drehzahl der Walze 51 derart zu ändern, daß die Antriebskraft der Übertragungseinrichtung 16 A auf die Walze 51 übertragen wird.
- Die Übertragungseinrichtung 16A kann von irgendeinem Typ sein, der seine Antriebskraft kontinuierlich oder schrittweise verändern kann, und sie kann vom automatischen, halbautomatischen oder manuellen Typ sein. Die Übertragung kann durch Riemen, Ketten, Zahnräder oder ähnliches erreicht werden. Der Einstellbereich der Übertragungseinrichtung ist nicht in besonderer Weise eingeschränkt, aber er ist vorzugsweise 10-95 % der Zahl der Umdrehungen des Antriebsmotors.
- In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, die Übertragungseinrichtung 16A in der Weise einzustellen, daß die Rotation der Auslaßwalze schnell ist, während die Rotation der vorausgehenden Walze 51 langsam ist.
- Die Antriebskraft kann an die oberen und unteren Auslaß(oder Zug-) Walzen 22 und 19 übertragen werden, wenn eine Antriebsübersetzung 19A mit dem Antriebsmotor 16 verbunden ist und eine Übersetzung 22A mit der Antriebsübersetzung 19A verbunden ist.
- Die dritte und vierte Heizwalze 50 bzw. 51 sind mit den Übersetzungen 50A bzw. 51A in Eingriff gebracht.
- Als Ergebnis des Verbindens der Walzen mit der oben beschriebenen Antriebsquelle dienen die Walzen 50, 51, 19 und 22 als Antriebswalzen, während die Walzen 17, 18, 20, 21, 23, 24, 32, 33, 34, 35 und 36 als Folgewalzen agieren.
- Es ist möglich, die Walzen 35 und 36 ein wenig schneller als die obere und untere Auslaßwalze 19 und 22 anzutreiben und die erwähnte Funktion der Regulierung des schlängelnden Laufs kann weiter in diesem Fall verbessert werden.
- Die oben erwähnte Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, daß die Zugspannung solcher Bandgurtteile, die vor und hinter der Walze 51 lokalisiert sind, geändert werden können und zwar durch Ändern (oder Steuern) der Rotation der vorausgehenden Walze 51 in Bezug auf die Auslaßwalze 19. Dieses charakteristische Merkmal kann verhindern, daß das Harz sich verschlechtert. Es spielt keine Rolle, wie schnell die Walzen 17 und 18, die der Walze 51 vorausgehen, rotieren.
- Wenn die Antriebsquelle, die den geschwindigkeitsreduzierenden Mechanismus zum Ändern der Rotation der vorausgehenden Walzen hat und zwar, unabhängig von den Auslaßwalzen, wie oben beschrieben, bereitgestellt ist, kann die an jeden der Bandgurtteile zwischen den Walzen angelegte Zugspannung ungehindert geändert werden, und wenn die Zugspannung des Bandgurts immer größer gemacht worden ist als der Gurte, die vom Einlaß des harzimprägnierenden Abschnitts zum Auslaß davon kommen, können die Bandgurte davon abgehalten werden, sich voneinander zu trennen und eine Harzverschlechterung wegen Luftzutritts kann verhindert werden.
- Die, wie oben beschrieben, mit einem Harz imprägnierte Faserbahn 10 wird tiefer abgekühlt als der Erweichungspunkt des Harzes, während sie durch eine Kühleinrichtung 26 im Kühlabschnitt durchgeht.
- Die Kühleinrichtung 26 kann so angeordnet werden, daß sie die Faserbahn mit einer dem verwendeten Harz genügenden Geschwindigkeit kühlt. Es ist bevorzugt, einen Temperaturgradient in der Kühleinrichtung zu schaffen, und zwar durch Anordnung des Heizers, heiße und kalte Luft vom Einlaß zum Auslaß der Kühleinrichtung zu blasen.
- Die Kühleinrichtung 26 ist ein Schritt, der dem harzimprägnierenden Abschnitt 3 folgt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, aber sie kann auch im harzimprägnierenden Abschnitt 3, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, lokalisiert sein.
- Die in Fig. 7 gezeigte Kühleinrichtung 26 beinhaltet ein oder mehrere Paare Walzen 261 und eine Gruppe untere Walzen 262 wird durch Wasser, das in einem Gefäß 263 aufbewahrt ist, gekühlt, wie es im Detail in Fig. 8 gezeigt ist. Eine andere Gruppe oberer Walzen 264 werden durch Wasser gekühlt, das durch Düsen 265 verspritzt wird. Es ist bevorzugt, ein wasserhaltendes Material, wie z.B. Asbest, auf die Oberfläche der Walze aufzubringen, weil dadurch die Kühlleistung vergrößert werden kann.
- Die oberen und unteren Bandgurte 14 und 15 werden durch die Gruppe der oberen und unteren gekühlten Walze 262 und 264 gekühlt und somit wird die Faserbahn 10 gekühlt. Die Klemmkraft der gruppierten oberen und unteren Walzen 262 und 264 kann vorzugsweise durch Anziehen von Schrauben und Muttern 266 eingestellt werden, wie es in Fig. 9 gezeigt ist.
- Wenn die Kühlung wie diejenige im harzimprägnierenden Abschnitt ausgeführt wird, kann die Faserbahn sogar in der Abkühlzeit von Luft abgeschirmt werden und die durch Oxidation verursachte Verschlechterung des Harzes kann somit völlig verhindert werden.
- Wenn die Faserbahn durch die oberen und unteren Bandgurte hindurch abgekühlt wird, braucht man keine Angst zu haben, daß die Bahn aus Fasern oder gewebten Fasern durch das Kühlmedium schmutzig gemacht wird. Deshalb kann Wasserkühlung oder ähnliches, das geringe Kosten verursacht, verwendet werden.
- Wenn die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform verbessert wird, wie in Fig. 10 gezeigt, kann eine Harzimprägnierung mit hoher Geschwindigkeit erreicht werden, ähnlich wie in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform.
- Gleiche Teile, wie jene in den Figuren 1 und 6, werden in den Figuren 7 und 10 durch die gleichen Bezugszeichen dargestellt und auf die Beschreibung dieser Teile wird verzichtet.
- Die Walze 50 wird geheizt, während die Walzen 19 und 22 im Fall der verbesserten, in den Fig. 7 und 10 gezeigten Ausführungsformen nicht geheizt werden, und zwar, weil es nicht bevorzugt ist, die Faserbahn nach dem Abkühlen noch einmal zu heizen.
- Die somit gekühlte Faserbahn 10 wird durch eine Zugwalze 27 im Wickelabschnitt 4 gezogen, während die Bahn 10 gespannt wird, und sie wird dann um eine Wickelstange bzw. Wickelrolle 29 gewickelt. Bezugszeigen 28 stellt einen Motor für die Zugwalze 27 und die Wickelspindel bzw. Wickelstange 29 dar.
- Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, soll die vorliegende Erfindung natürlich nicht darauf beschränkt sein. Zum Beispiel kann es eingerichtet werden, daß ein Faserbahn-Befistigungsabschnitt anstelle des Faserzuführabschnitts verwendet wird, daß gebündelte Garne in das Gestell gesetzt werden und daß eine Faserbahn aus gebündelten Garnen zugeführt wird. Diesem folgende Verfahren werden ähnlich ausgeführt, wie schon oben beschrieben. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Rotation der gebündelten Garne gesteuert wird, um eine geeignete Zugspannung an die Fasern anzulegen.
- Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen den Fall zeigen, wo die vorliegende Erfindung auf eine aus einer Vielzahl von Endlosfasern gebildete Faserbahn angewendet wird, aber in einem Fall, wo die vorliegende Erfindung auf eine Bahn aus gewebten Fasern angewendet wird, wird ein Befestigungsabschnitt 1A für gewebte Faserbahnen am Faserzuführabschnitt 1 angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt, die Bahn aus gewebten Fasern wird an dem befestigungsabschnitt 1A befestigt, dem harzimprägnierenden Abschnitt 3 durch einen Zuführabschnitt für eine gewebte Faserbahn 2A zugeführt und dann mit dem Harz in fast genau der gleichen Weise wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen imprägniert.
- Obwohl die Harzzufuhr bezüglich dem unteren Bandgurt 15 durch die Düse 13 ausgeführt wurde, kann sie auch bezüglich dem oberen Bandgurt 14 ausgeführt werden. Wenn die Walzenanordnung und die (Zug)spannungsrichtung umgekehrt oder verkehrt herum, in diesem Fall rund um die Beförderungsstrecke der Faserbahn 10, ausgeführt wurden, können die im wesentlichen gleichen funktionellen Effekte, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, erreicht werden.
- Gleiche Teile wie die in Fig. 1 werden durch das gleiche Bezugszeichen in Fig. 5 dargestellt und auf die Beschreibung dieser Teile wird verzichtet. Der harzimprägnierende Abschnitt 3 und der Wickelabschnitt 4 in Fig. 5 sind die gleichen wie in Fig. 1 und sie sind nicht nochmals in Fig. 5 gezeigt.
- Die vorliegende Erfindung wird anhand einiger Beispiele beschrieben.
- Die Daten der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind wie folgt. Die Zahl der Spulen war 100 Einheiten, der Extruder war 30 mm φ, die Breite der Walzen 17-24 war 400 mm, der Durchmesser der Walzen war 240 mm, die Dicke des oberen und unteren Bandgurts war 0,5 mm und die Breite davon war 350 mm.
- Carbonfasern (Besfight HTA-7-3000) wurden als Endlosfaser verwendet und Polyetheretherketon (VICTREX PEEK hergestellt durch ICI Corporation) wurde als thermoplastisches Harz verwendet. Die Viskosität des Polyetheretherketons war 7000 Poise bei 380 ºC bei einer Scheergeschwindigkeit von 100 sec&supmin;¹.
- Die von 100 Einheiten der Spulen gezogenen Endlosfasern wurden ausgerichtet, um eine 15 cm breite Faserbahn zu bilden. Das bei 380 ºC im Extruder erhitzte und geschmolzene Polyetheretherketon wurde durch eine Hängebeschichtungsdüse auf den unteren Bandgurt aufgetragen, wobei der untere Bandgurt auf der 400 ºC heißen Walze 23 mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/Minute lief und der aufgetragene Film 60um dick war. Die Faserbahn, an die eine Zugspannung von 150 kg angelegt wurde, wurde zwischen den oberen und unteren Bandgurt eingelegt, zwischen den Walzen 17, 18, 19, 20 und 22, die auf 400 ºC geheizt waren, hindurchgeführt, wie in Fig. 1 gezeigt, um mit dem Polyetheretherketon imprägniert zu werden, nach und nach in einem stufenweise kühlenden Ofen, der auf 140 ºC gehalten war, abgekühlt und dann durch eine Wickelmaschine aufgewickelt.
- Die Vorrichtung arbeitete kontinuierlich über 24 Stunden und ein zufriedenstellender Betrieb wurde erreicht, ohne daß sich das Harz wegen Hitze- und Oxidationsverschlechterung vernetzte.
- Die so erhaltene Prepregfolie hatte einen Harzgehalt von 35 Gewichts-% und war 0,13 mm dick. Die Fasern waren nicht in Unordnung und kleine Lücken kamen in den Fasern vor. Die Speicherung des gehaltenen Harzmolekulargewichts in der Prepregfolie wurde gemessen und war 95 %. Das Verhältnis des gehaltenen Harzmolekulargewicht bedeutet eine relative Molekulargewichts-Prozentzahl, wenn das Molekulargewicht des Harzes vor dem Erhitzen 100 war.
- Eine Prepregfolie unter Verwendung der Vorrichtung und unter den Herstellungsbedingungen von Beispiel 1, die in der vorläufig offengelegten japanischen Patentanmeldung Sho 61-229535 offenbart sind, wurde hergestellt. Das Harz auf der Walze wegen der mit der Zeit fortschreitenden Hitze- und Oxidationsverschlechterung immer weiter gelatiniert und der Harzfluß wurde nach ungefähr 3 Stunden schwierig.
- Die Imprägnierung wurde unmöglich und die Faserfäden brachen, wodurch die Vorrichtung gestoppt werden mußte.
- Die so erhaltene Prepregfolie hatte einen Harzgehalt von 36 Gewichts-Prozent und war 0,13 mm dick. Bei den Fasern wurde keine Unordnung festgestellt und kleine Lücken kamen in den Fasern vor, aber die Speicherung des gehaltenen Harzmolekulargewichts in der Prepregfolie war 80 %. Dies sagt uns, daß sich das Harz zur Zeit der Imprägnierung verschlechterte.
- Die Prepregfolie wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 erhalten, aber verschiedene Arten Harz und Betriebsbedingungen werden in Tabelle 1 gezeigt.: Tabelle 1 Beispiel Art des thermoplastischen Harzes Polyethersulfon Polycarbonat Nylon 66 Walzentemperatur (ºC) Zugspannung *1 (kg) Dicke des aufgetragenen Harzfilms (um) Temperatur des stufenweise gekühlten Ofens (ºC) Dicke der Prepregfolie (mm) Fasergehalt (Gewichts-%) Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts *2 (%) *1 Zugspannung: Werte, die aus der Beziehung zwischen der Längsverformung der Bandgurte und dem Young'schen Modul erhalten wurden. Der Young'che Modul des verwendeten Bandgurtes war 18.500 kg/mm². *2 Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts: Relatives Molekulargewicht-%, wenn das Molekulargewicht des Harzes vor dem Erhitzen mit 100 angenommen wurde.
- Wie aus Tabelle 1 sichtbar ist, kann eine exzellente Prepregfolie in der vorliegenden Erfindung erhalten werden, ganz gleich, welches Harz verwendet worden ist.
- Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung hat die folgenden Daten: Der Extruder war 30 mm φ, die Breite der Walzen 17-24 war 400 mm, ihr Durchmesser war 240 mm φ, der obere und untere Bandgurt war 0,5 mm dick und 350 mm breit.
- Eine Bahn aus Carbonfasern in Leinenbindung (Bestight W- 1103) wurde als Endlosfasern verwendet und sie wurde auf eine Breite von 200 mm eingestellt. Polyetheretherketon war ähnlich wie das in Beispiel 1 als thermoplastisches Harz verwendet worden.
- Das Gewebe wurde in den Befestigungsabschnitt für eine gewebte Faserbahn 1A gesetzt und eine Zugspannung von 30 kg wurde an die Bahn in Zugrichtung durch die Zugspannung einstellende Walze angelegt.
- Das im Extruder auf 380 ºC erhitzte und gescholzene Polyetheretherketon wurde, 60 um dick, auf den unteren Bandgurt durch eine Hängebeschichtungsdüse aufgetragen, wobei der untere Bandgurt auf der 400 ºC heißen Walze 23 mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/Minute lief. Die gespannte gewebte Faserbahn 10 wurde zwischen dem oberen und unteren Bandgurt gehalten, zwischen den Walzen 17, 18, 19, 20 und 22, die auf 400 ºC geheizt waren, unter denselben Bedingungen, wie in Fig. 5 gezeigt, hindurchgeführt, um mit dem Polyetheretherketon imprägniert zu werden, nach und nach in dem stufenweise kühlenden Ofen, der auf 140 ºC gehalten war, abgekühlt und dann im Wickelabschnitt aufgewickelt.
- Die Vorrichtung wurde über 24 Stunden kontinuierlich betrieben und ein befriedigender Betrieb wurde erreicht, ohne daß das Harz wegen Hitze- und Oxidationsverschlechterung gelatinierte.
- Die so mit Harz imprägnierte Folie aus gewebten Fasern hatte einen Harzgehalt von 35 Gewichts-% und eine Dicke von 0,13 mm. Sie hatte weder eine Faserverzerrung noch Lücken in den Fasern. Die Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts wurde gemessen und war 95 %.
- Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung wurde im harzimprägnierenden Abschnitt verwendet. Ihre Daten sind wie folgt. Die Zahl der Spulen war 100 Einheiten, der Extruder war 30 ∅, die Breite der Walzen 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 50 und 51 war 400 mm, ihr Durchmesser war 240 mm ∅, der obere und untere Bandgurt war 0,5 mm dick und 350 mm breit, aber die Walzen 30, 32, 33, 34, 35 und 36, die die Imprägnierung unterstützende Auslaßwalze 31 und der Geschwindigkeitsverminderer 16A wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt, geändert.
- Die die Imprägnierung unterstützende Walze 30 war 400 mm breit und hatte einen Durchmesser von 100 mm ∅. Die die Imprägnierung unterstützenden Walzen 32, 33 und 34 waren 400 mm breit und hatten einen Durchmesser von 120 mm.
- Die Umdrehungszahl der Walzen 19 und 51 wurde festgesetzt, wie in Tabelle 2 gezeigt. Ein Kupplungskraftverstärker wurde als Geschwindigkeitsverminderer 16A verwendet.
- Carbonfasern wurden als Endlosfasern verwendet, und die in Tabelle 1 gezeigten Harze wurden als die thermoplastischen Harze verwendet.
- Die von den 100 Einheiten der Spulen gezogenen Endlosfasern wurden ausgerichtet, um eine 15 cm breite Faserbahn zu bilden. Das in Tabelle 2 gezeigte und im Extruder geschmolzene Harz wurde auf den unteren Bandgurt 15 durch eine Hängebeschichtungsdüse aufgetragen, wobei der Bandgurt auf der, wie in Tabelle 2 gezeigt, geheizten Walze 23 mit einer Geschwindigkeit von 75 cm/Minute lief und wobei der aufgetragene Film eine wie in Tabelle 2 gezeigte Dicke hatte. Die Faserbahn, an die eine Zugspannung von 150 kg angelegt worden war, wurde zwischen dem oberen und unteren Bandgurt 14 und 15 gehalten und wurde zwischen den Walzen 17, 18, 20, 50, 51, 19 und 22, die, wie in Tabelle 2 gezeigt, geheizt waren, unter den in Fig. 6 gezeigten Bedingungen hindurchgeführt, um mit dem in Tabelle 2 gezeigten Harz imprägniert zu werden.
- Die so imprägnierte Faserbahn bzw. Faserfolie wurde nach und nach in der Kühleinrichtung, die auf eine in Tabelle 2 gezeigte Temperatur gehalten war, abgekühlt und dann durch die Wickelmaschine aufgewickelt.
- Das obige Verfahren wurde kontinuierlich über 24 Stunden ausgeführt und ein zufriedenstellender Betrieb wurde erreicht, ohne daß das Harz sich wegen Hitze- und Oxidationsverschlechterung vernetzte.
- Die Testbedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Das Symbol "*" meint folgendes:
- *3 In einem Fall, wo der Geschwindigkeitsverminderer 16A nicht verwendet wurde, wurde ein Motor zum Antreiben der Walzen 17, 18, 50 und 51, unabhängig vom Antriebsmotor 16, hinzugefügt.
- *4 Lückenverhältnis: Werte, die aus dem spezifischen Gewicht und dem Fasergewicht-Prozentgehalt der Prepregfolie erhalten wurden. Tabelle 2 - 1 Beispiel BEDINGUNGEN Harzzufuhr Harzname Temperatur der Walze 23 (ºC) Dicke des aufgetragenen Films auf dem unteren Bandgurt (um) Walze 30 Walzen 32, 33 und 34 Temperatur der Walzen 17, 18, 20, 50, 51, 19 und 22 (ºC) Geschwindigkeitsverminderer 16 A Zahl der Umdrehungen (rpm) Walze 19 Walze 51 Zugspannung (kg/cm²) *¹ Bandgurt zwischen den Walzen 19 und 51 Bandgurt zwischen den Walzen 19 und 50 Walze 31 Walzen 35 und 36 Kühltemperatur (ºC) (Temperature der oberen und unteren Klemmwalze) ERGEBNIS Oxidationsverschlechterung des Harzes Dicke der Prepregfolie (mm) Lücken-Verhältnis (%) *&sup4; Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts (%) *² Polyetheretherketon Polyethersulfon Polycarbonat Nylon 66 Tabelle 2 - 2 Beispiel BEDINGUNGEN Harzzufuhr Harzname Temperatur der Walze 23 (ºC) Dicke des aufgetragenen Films auf dem unteren Bandgurt (um) Walze 30 Walzen 32, 33 und 34 Temperatur der Walzen 17, 18, 20, 50, 51, 19 und 22 (ºC) Geschwindigkeitsverminderer 16 A Zahl der Umdrehungen (rpm) Walze 19 Walze 51 Zugspannung (kg/cm²) *¹ Bandgurt zwischen den Walzen 19 und 51 Bandgurt zwischen den Walzen 19 und 50 Walze 31 Walzen 35 und 36 Kühltemperatur (ºC) (Temperature der oberen und unteren Klemmwalze) ERGEBNIS Oxidationsverschlechterung des Harzes Dicke der Prepregfolie (mm) Lücken-Verhältnis (%) *&sup4; Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts (%) *² Polyetheretherketon nicht verwendet *³
- Die Vorrichtung, deren Faserzuführ- und Faserlieferabschnitte 1 und 2, wie in Fig. 5 gezeigt, geändert waren, wurden verwendet. Der harzimprägnierende Abschnitt hatte die gleichen Daten wie im Beispiel 6.
- Eine Bahn aus Carbonfasern in Leinenbindung (Besfight W- 1103), deren Breite auf 200 mm eingestellt war, wurde als Endlosfasern verwendet. Polyetheretherketon, ähnlich zu dem aus Beispiel 6, wurde als thermoplastisches Harz verwendet.
- Die gewebte Faserbahn wurde in den Faserzuführabschnitt eingesetzt und Zugspannung von 30 kg wurde an sie in Zugrichtung mittels einer Zugspannung einstellenden Walze angelegt. Nachdem sie unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 6 imprägniert worden war, wurde sie nach und nach in dem stufenweise kühlenden Ofen abgekühlt und eine Prepregfolie wurde somit erhalten. Die erhaltene Prepregfolie war 0,13 dick und hatte ein Lückenverhältnis von 0,4 % und die Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts in ihr war 98 %.
- Die Vorrichtung, deren in Fig. 1 gezeigter harzimprägnierender Abschnitt und deren Kühleinrichtung, wie in Fig. 7 gezeigt, abgeändert wurde, wurde verwendet und dieselbe Imprägnierung, Kühlung und dasselbe Wickeln wie im Beispiel 1 wurde ausgeführt.
- Das obige Verfahren wurde kontinuierlich über 24 Stunden ausgeführt. Keine Gelbildung des Harzes wurde aufgrund von Hitze- und Oxidationsverschlechterung festgestellt und ein zufriedenstellender Betrieb wurde erreicht. Die so erhaltene Folie hatte einen Harzgehalt von 35 Gewichts-% und war 0,13 mm dick. Es wurde keine Faserverzerrung festgestellt und kleine Lücke waren zwischen den Fasern vorhanden. Die Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts in der Prepregfolie war 97 %.
- Eine Prepregfolie wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 17 erhalten, aber die Arten der Harze und die Betriebsbedingungen wurden, wie in Tabelle 3 gezeigt, geändert. Tabelle 3 Beispiel Art des thermoplastischen Harzes Polyethersulfon Polycarbonat Nylon 66 Temperatur der Heizwalze (ºC) Zugspannung *1 (kg) Filmdicke des aufgetragenen Harzes (um) Temperatur der Kühleinrichtung (ºC) *5 Dicke der Prepregfolie (mm) Faseranteil (Gewichts-%) Speicherung des gehaltenen Harz-Molekulargewichts (%) *5 Die Temperatur der Kühleinrichtung bezeichnet diejenige des Bandgurtes, die am Auslaß der Kühleinrichtung gemessen wurde.
- Wie aus Tabelle 3 deutlich wird, kann man sagen, daß exzellente Prepregfolien mit geringen Mängeln erhalten wurden, ganz gleich, welches Harz verwendet wurde.
- Die Vorrichtung, deren in Fig. 1 gezeigte Faserzuführ- und Faserlieferabschnitte 1 und 2, wie in Fig. 5 gezeigt, geändert waren, wurde verwendet. Der harzimprägnierende Abschnitt hatte die gleichen Daten wie im Beispiel 17.
- Eine Bahn aus Carbonfasern in Leinenbindung (Besfight W- 1103), deren Breite auf 200 mm eingestellt war, wurde als Endlosfaser verwendet. Polyetheretherketon (das gleiche wie im Beispiel 17) wurde als thermoplastisches Harz verwendet.
- Die gewebte Faserbahn wurde in den Faserzuführabschnitt 1A eingesetzt und eine Zugspannung von 30 kg wurde an sie in Zugrichtung mittels der die Zugspannung einstellenden Walze angelegt. Nachdem sie unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 17 mit dem Harz imprägniert worden war, wurde sie nach und nach in dem stufenweise kühlenden Ofen abgekühlt. Eine Prepregfolie wurde somit erhalten.
- Die erhaltene Prepregfolie hatte einen Harzgehalt von 35 Gewichts-% und war 0,13 mm dick. Es wurde keine Faserverzerrung festgestellt und kleine Lücken waren zwischen den Fasern vorhanden. Die Speicherung des erhaltenen Harz-Molekulargewichts in der Prepregfolie war 97 %.
Claims (21)
1. Verfahren zum Imprägnieren von Fasern mit einem
thermoplastischen Harz und Herstellen einer mit den Fasern
verstärkten Prepregfolie, wobei das Verfahren umfaßt:
Beschichten eines ersten Bandgurtes eines Paares
gegenüberliegender Bandgurte (14, 15) mit einem
thermoplastischen Harz, wobei die Gurte auf eine Temperatur
über dem Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes
aufgeheizt worden sind; Fördern einer Faserbahn (10)
zwischen dem Paar sich gegenüberliegender Bandgurte
(14, 15); Anlegen einer Zugspannung an die zwischen
den sich gegenüberliegen Bandgurten (14, 15)
geförderte Faserbahn (10); und Preßkontaktieren des ersten
Bandgurtes (15) mit mindestens einer Walze (17), um
die Faserbahn (10) zwischen den Bandgurten zu
presskontaktieren und die Fasern mit dem Harz zu
imprägnieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faserbahn (10)
durch Ausrichten einer Vielzahl von Fasern in
Webkettrichtung gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faserbahn (10)
eine Bahn aus gewebten Fasern ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faserbahn (10)
nach ihrem Durchgang durch das Paar sich
gegenüberliegender Bandgurte (14, 15) gekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faserbahn (10)
zwischen dem Paar sich gegenüberliegender Bandgurte
(14, 15) gekühlt wird, nachdem sie mit dem
thermoplastischen Harz imprägniert worden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische
Harz mit einer im Bereich von 10 bis 1000 Micrometer
liegenden Dicke aufgetragen worden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Viskosität des
thermoplastischen Harzes im Bereich von 500 bis 50 000
Poise liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an der zwischen dem
Bandgurt-Paar (14, 15) befindlichen Faserbahn (10)
eine Zugspannung im Bereich von 1 bis 10 000 g/Faser
angelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei an der zwischen dem
Band-Paar (14, 15) befindlichen Faserbahn (10) eine
Zugspannung im Bereich von 5 bis 100 000 g/cm Breite
angelegt wird.
10. Vorrichtung zum Herstellen einer mit Fasern
verstärkten Prepregfolie mit: einem Abschnitt (1) zum Zuführen
einer Faserbahn; einem Paar sich gegenüberliegender
Bandgurte (14, 15), die auf eine über dem
Erweichungspunkt des Harzes liegende Temperatur aufgeheizt und so
angeordnet und ausgebildet sind, daß sie eine
Faserbahn (10) zwischen sich aufnehmen können; einem
Harzimprägnierungs- Abschnitt (3) mit einer
Extrudiereinrichtung und einer Einrichtung (13) zum Aufbringen
eines thermoplastischen Harzfilms auf einen ersten
Gurt (15) des Bandgurt-Paares (14, 15) und mindestens
einer Walze (17), derart, daß sie den ersten Bandgurt
(15) preßkontaktiert, um die Faserbahn (10), zwischen
den Bandgurten zu presskontaktieren und die Fasern mit
dem Harz zu imprägnieren; und einem Wickelabschnitt
(4) zum Aufwickeln der mit dem thermoplastischen Harz
imprägnierten Faserbahn, nachdem sie den
Harzimprägnierungs- Abschnitt (3) passiert hat.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung,
wobei der Faserzuführabschnitt (1) eine Vielzahl von
Spulen (6) zum Zuführen von Fasern (7) aufweist, und
wobei die Vorrichtung weiter Einrichtungen (11, 12)
zum Einstellen der an die Fasern angelegten
Zugspannung und eine Einrichtung (9) zum Ausrichten der
Fasern in einheitlicher Richtung umfaßt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung
weiter eine Einrichtung zur Befestigung der Fasern,
einschließlich einer Röhreneinrichtung, um die die
Fasern gewickelt werden, umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung
weiter eine Einrichtung zum Zuführen einer gewebten
Faserbahn umfaßt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung
weiter eine Einrichtung (26) zum Abkühlen der mit dem
thermoplastischen Harz imprägnierten Faserbahn unter
den Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes
umfaßt, und wobei die Kühleinrichtung (26) zwischen
dem Harzimprägnierungs-Abschnitt (3) und dem
Wickelabschnitt (4) positioniert ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung
weiter eine Einrichtung (26) zum Abkühlen (50) der mit
dem thermoplastischen Harz imprägnierten Faserbahn
unter den Erweichungspunkt des thermoplastischen
Harzes umfaßt, und wobei die Kühleinrichtung im
Harz-imprägnierungs-Abschnitt (3) positioniert ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens einer
der Gurte (15) von einer Eingangs-Heizwalze (17)
abgestützt wird, die nahe einer die Harzimprägnierung
unterstützenden Walze (30) angeordnet ist, welche die
Faserbahn gegen die Eingangs-Heizwalze vorspannt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens einer
der Gurte von einer Ausgangs-Heizwalze (19) abgestützt
wird, die nahe einer die Harzimprägnierung
unterstützenden Walze (31) angeordnet ist, welche die Faserbahn
(10) gegen die Ausgangs-Heizwalze (19) vorspannt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens einer
der Bandgurte von mehreren Zwischen-Heizwalzen (18,
50, 51) abgestützt wird, wobei mindestens eine von
ihnen nahe einer die Harzimprägnierung unterstützenden
Walze (32, 33, 34) angeordnet ist, welche die
Faserbahn gegen die Heizwalze vorspannt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung
weiter eine Einrichtung (21) zum Einstellen der
Zugspannung der Bandgurte und Einrichtungen (35, 36) zum
Steuern des meanderartigen Verlaufes der Bandgurte
(14, 15) umfaßt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung
weiter umfaßt: mehrere die Bandgurte abstüzende Walzen
und eine Vorrichtung (T) zum Einstellen der
Zugspannung des über diejenige Walze (51) hinweglaufenden
Gurtes, die direkt der letzten der mehreren Walzen
(14) vorausgeht.
21. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Bandgurte-Paar
(14, 15) von mehreren Walzen, einschließlich
Eingangswalzen (17), Ausgangswalzen (14) und Zwischenwalzen
(18, 50, 51) abgestützt wird und wobei die Vorrichtung
umfaßt: eine erste die Harzimprägnierung
unterstützende Walze (3) nahe einer Einlaßwalze (17), eine zweite,
die Harzimprägnierung unterstützende Walze (3) nahe
einer Zwischen-Walze (18), eine dritte die
Harzimprägnierung unterstützende Walze (31) nahe einer
Auslaßwalze (14), eine Einrichtung zum Einstellen der
Zugspannung der Bandgurte, eine Einrichtung zum Steuern
des schlängelnden Verlaufes des Gurtes, eine
Einrichtung (T) zum Einstellen der Zugspannung des
Bandgurtes, der über die abstützende Walze (51) neben einer
Auslaßwalze (19) läuft, und eine Einrichtung (26) zum
Kühlen der mit dem thermoplastischen Harz
imprägnierten Bahn umfaßt.
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| US5294394A (en) * | 1989-10-03 | 1994-03-15 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Process for preparation of fiber-reinforced thermoplastic molded articles including special reinforcement |
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| US7078075B1 (en) | 1995-02-23 | 2006-07-18 | H.B. Fuller Licensing & Financing Inc. | Method for producing a continuous thermoplastic coating and articles constructed therefrom |
| DE19753266B4 (de) | 1997-12-01 | 2010-10-07 | H.B. Fuller Licensing & Financing, Inc., St. Paul | Verfahren zum Verbinden luftundurchlässiger Materialien |
| DE102013225393B4 (de) * | 2013-12-10 | 2023-04-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Imprägnieren eines Halbzeuges mit einem fließfähigen Medium sowie Transportvorrichtung für die Vorrichtung mit einer Reinigungseinrichtung |
| CN112497732B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-07-15 | 哈尔滨工业大学 | 基于连续纤维增强树脂基预浸料的空间桁架3d打印方法 |
| GB2604615B (en) * | 2021-03-09 | 2023-06-07 | Cygnet Texkimp Ltd | Apparatus and method for prepreg |
Family Cites Families (10)
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|---|---|---|---|---|
| GB745628A (en) * | 1951-11-26 | 1956-02-29 | John Lewis | Methods of manufacturing laminated belting |
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| BE617864A (de) * | 1961-05-29 | |||
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| US3848113A (en) * | 1971-11-24 | 1974-11-12 | Kienzle Apparate Gmbh | Apparatus and method for transferring a value from a counter and for clearing the counter |
| US3898113A (en) * | 1972-09-07 | 1975-08-05 | Gen Tire & Rubber Co | Method of making a continuous strand sheet molding compound |
| US4219524A (en) * | 1979-01-10 | 1980-08-26 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Method and apparatus for producing sheet molding compound |
| DE2942413A1 (de) * | 1979-10-19 | 1981-05-07 | Lentia GmbH Chem. u. pharm. Erzeugnisse - Industriebedarf, 8000 München | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von ein- oder mehrschichtigen, verstaerkten bahnen aus waermehaertbarem kunststoff |
| US4335176A (en) * | 1980-11-24 | 1982-06-15 | Ppg Industries, Inc. | Bonded needled fiber glass thermoplastic reinforced mats |
| DE3540389C1 (de) * | 1985-11-14 | 1991-09-26 | Santrade Ltd | Vorrichtung zur Herstellung von glasmattenverstaerkten Thermoplasten |
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