NO862143L

NO862143L - Fremgangsmaate for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale, samt apparat for fremgangsmaatens utfoerelse.

Info

Publication number: NO862143L
Application number: NO862143A
Authority: NO
Inventors: Malcolm Otty
Original assignee: Composite Dev Ltd
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1986-12-01
Also published as: GB8513609D0; JPS6211736A; GB8612859D0; EP0205276A3; GB2175929A; EP0205276A2

Description

Denne oppfinnelse vedrører forsterket harpiksmateriale.

Konvensjonelt forsterkede harpiksmaterialer har omfattet

en vevd forsterkning, vanligvis av glassfibere, impregnert med harpiks. Det blir fremstilt et såkalt "prepreg" som omfatter et enkelt impregnert lag i hvilket harpiksen blir tørket slik at den kan håndteres, men ikke herdes. Flere slike prepreg blir satt sammen (noen ganger med interfolierte "tørre" lag) og varmpresset for å herde harpiksen under trykk og binde lagene sammen for å oppnå den nødvendige tykkelse.

Av en rekke grunner er imidlertid et vevd substrat ikke ide-elt. Det er i mange tilfeller - og spesielt dersom det er dannet av glassfibere - vanskelig å impregnere. Med glass-stoff kreves det betydelig kjemisk bearbeidning og rensing og tørking før det kan bli passende fuktet av harpiks, og hos alt stoff er det nød-vendig med betydelig eksponering for den våte harpiks før det opp-nås tilstrekkelig gjennomtrengning og eliminering av tørre flek-ker. Den konvensjonelle impregneringsprosess involverer å føre vevd stoff gjennom flytende harpiks og heise stoffet vertikalt i et svært tårn med en hastighet som tilsvarer den hvormed harpiksen, hvis det ikke hadde vært for den oppadgående bevegelse til stoffet, ville renne nedover den vevde stoffoverflate, slik at overflateharpiksen blir værende effektivt stasjonær mens stoffet beveges og gradvis absorberer den. For å oppnå en rimelig gjen-nomføringsgrad må tårnet være flere ti-talls meter høyt.

Det vil forstås at harpiks-opptaket for stoffet vil avhenge av en rekke faktorer, som den som impregnerer ikke alltid har fullstendig herredømme over. Blant disse faktorer kan inkluderes vekten og kvaliteten til stoffet og også materialet hvorav det er dannet, og naturen og fullstendigheten av den kjemiske behandling, rense- og tørke-prosesser som stoffet har vært utsatt for før impregneringen - for ikke å nevne den tid som har gått siden disse prosesser ble utført, og de atmosfæriske forhold hvorunder stoffet har vært holdt i mellomtiden som kan være slik at fibrene, og spesielt glassfibere, har vært tilbøyelige til å ta opp ytterligere fuktighet. Typen og alderen på harpiksen og temperaturen og den tid hvorved den har vært holdt ved denne temperatur under behand-lingen, vil også påvirke viskositeten til harpiksen og den hastighet hvormed overflateharpiksen renner nedetter stoffoverflaten og blir absorbert. For å redusere dette siste problem blir det universelt anvendt oppløst harpiks, noe som imidlertid er kost-bart med hensyn til tapt løsningsmiddel, som vanligvis ikke blir gjenvunnet, eller med hensyn til kapital og driftsomkostninger for gjenvinningsanlegget dersom det anvendes et slikt.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer nye fremgangsmåter og apparater for fremstilling av forsterkede, arkformede harpiksmaterialer hvorved disse problemer unngås.

Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale som omfatter å klemme fast et ark av varptråder og trekke dette ark fra et forråd for varptråder ved å bevege klemmeinnretningen en forhåndsbestemt lengde mens arket og et fyllstoff sammensettes til en kompositt i hvilken fyllstoffet holdes av klemmeinnretningen og/eller varptrådene slik at det ikke bevirkes noen vesentlig veftvis forvridning av varptrådene, og impregnere kompositt-sammensetningen med harpiks mens den holdes i nevnte klemmeinnretning.

Nevnte fyllstoff kan omfatte tråder som strekker seg i veftretningen, hvilke ikke behøver å være vevd sammen med nevnte varptråder - de kan være krysslagt fra kant til kant i nevnte ark av varptråder og bli ført fremover sammen med disse på bevegelige gripere, og bli frigitt fra nevnte gripere, så som ved avskjæring, etter å ha blitt fastholdt av varptrådene.

Nevnte fyllstoff kan omfatte minst ett fiberlag, så som en tverr-brettet kardevevning. Et fiberlag kan være innstukket mellom to ark av varptråder, og minst ett lag av varptråder kan være innstukket mellom to fiberlag.

Fyllstoffet kan tjene til å avdempe sprø varp- og veft-tråder mot å bli knust under varmpressing, og spesielt under varmpressing av flere ark til en papp, men det kan også tjene til å ta opp harpiks og bære den rundt varp- og/eller veft-tråder som selv ikke kan bli tilstrekkelig fuktet av flytende harpiks, og virker dess-uten selvsagt som et generelt forsterkningsmiddel.

Varparket og fyllstoffet kan maskes sammen før impregnering, eller de kan nålbehandles sammen dersom fyllstoffet omfatter et fiberlag, idet det selvsagt passes på, så som ved korrekt anbring-else av nålene, at stillingene til varptrådene-og vefttrådene, om slike er til stede, ikke blir nedbrutt eller forvridd.

Varptråder og fyllstoffmaterialer vil naturligvis bli valgt med henblikk på deres ytelse i det endelige arkmateriale, men ved de fremgangsmåter som er beskrevet her kan.det anvendes en-

es) ®

dog i seg selv dyre aramid-fibere så som Nomex og Kevlar som forener styrke med varmebestandighet, for å fremstille ark- og papp-materialer som i virkeligheten blir billigere enn konvensjonelt fremstilte produkter basert på glassfibere, til og med billigere enn de billigste av slike produkter, men med langt bedre me-kaniske, termiske og elektriske egenskaper.

Når nevnte klemmeinnretning er beveget nevnte forhåndsbestemte lengde, kan en annen klemmedel i denne ta kompositten fra en første klemmedel deri som så returneres til nevnte forråd for varptråder og, under bevegelsen av nevnte første klemme-del i nevnte forhåndsbestemte lengde for å danne nevnte kompositt, kan nevnte andre klemme-del så også beveges i en like stor lengde for å anbringe den tidligere dannede kompositt-lengde i en impregnator- og press-innretning i hvilken kompositten blir impregnert og presset til et forsterket, arkformet harpiksmateriale. Kompositten blir fortrinnsvis impregnert ved en vakuum-presseteknikk.

Oppfinnelsen omfatter også apparater for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale, og denne omfatter klemmeinnretning for et ark av varptråder og drivinnretning for å bevege nevnte klemmeinnretning en forhåndsbestemt lengde fra et forråd for varptråder, og sammensetningsinnretning for å sammenstille nevnte ark og et fyllstoff til en kompositt i hvilken fyllstoffet holdes av klemmeinnretningen og/eller varptrådene slik at det ikke bevirkes noen vesentlig veftvis forvridning av varptrådene, og harpiksimpregneringsinnretning i hvilken nevnte kompositt kan holdes for impregnering med nevnte klemmeinnretning.

Nevnte sammensetningsinnretning kan omfatte innføringsinn-retning for vefttråder som for eksempel innretning for krysslegg-ing og samvirkende kantgripere som beveges sammen med varptrådarket. Nevnte kryssleggingsinnretning kan være tilpasset til å krysslegge en flerhet av tråder på hver kryssing. Apparatet kan ytterligere omfatte frigjøringsinnretning for å frigjøre nevnte vefttråder fra nevnte gripere etter at de holdes fast av varptrådene, for eksempel så som kutteinnretning for kutting av vefttrådene.

Nevnte sammensetningsinnretning kan omfatte innretning for tilmåting av et fiberfyllstoff, så som for eksempel valseinnret-ninger, for eksempel en klemme-valseinnretning.

Nevnte sammensetningsinnretning kan omfatte maskeinnretning for å maske sammen nevnte varp-ark og nevnte fyllstoff, og den kan omfatte nålbehandlingsinnretning for nålbehandling av nevnte varp-ark og fyllstoff.

Nevnte klemmeinnretning kan omfatte første klemme-del og annen klemme-del, og av disse tar den annen klemme-del kompositten fra den første klemme-del etter at den første klemme-del har beveget seg nevnte forhåndsbestemte lengde, hvor første og annen klemme-del er tilpasset for. samtidig bevegelse langs aksialt inndelte deler av en tilmatingsbane langs hvilken nevnte kompositt blir sammensatt, hvor hver del har nevnte forhåndsbestemte lengde, og for returnering, uavhengig av hverandre, av den første klemme-del til varptrådforrådet mens den annen klemme-del fastholder kompositten, og av den annen til det punkt hvorved den tar kompositten fra den første etter at kompositten er blitt impregnert og presset, og hvor nevnte annen klemmedel traverserer impregnerings- og presse-innretning for å innføre uimpregnert kompositt i denne.

Oppfinnelsen omfatter også forsterket, arkformet harpiksmateriale fremstilt ved en fremgangsmåte eller ved et apparat som beskrevet, og ark- og pappmateriale fremstilt fra flere lag av slikt materiale som er bundet sammen under trykk.

Utførelse av apparater og fremgangsmåter for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale i henhold til oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de medfølgende tegninger, i hvilke:

Figur 1 er et skjematisk grunnriss av et apparat,

Figur 2 er et skjematisk sideriss av et apparat som illustrert

i figur 1,

Figur 3 er et tverrsnitt gjennom et arkmateriale fremstilt

ved anvendelse av et apparat som illustrert i figur 2.

Figur 4 er et skjematisk sideriss av et annet apparat.

Figur 5 er et tverrsnitt gjennom et arkmateriale fremstilt ved

anvendelse av et apparat som illustrert i figur 4, og

Figur 6 er et grunnriss av et annet apparat.

Figurene 1 til 6 illustrerer fremgangsmåter og apparater

for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale,

ved hvilke et ark 11 av varptråder 12 blir klemt fast i klemmeinnretning 13 og trukket fra et forråd 14 for varptråder ved å bevege klemmeinnretningen 13 en forhåndsbestemt lengde D mens arket 11 og et fyllstoff 15 sammensettes til en kompositt 18 i hvilken fyllstoffet 15 holdes fast av klemmeinnretningen 13 og/ eller varptrådene 12 slik at det ikke bevirkes noen vesentlig veftvis forvridning av varptrådene, og kompositt-sammensetningen 16 blir impregnert med harpiks mens den holdes fast i nevnte klemmeinnretning 13.

Fyllstoffet 15 omfatter tråder 15a som strekker seg i veftretningen, men disse er ikke sammenvevd med nevnte varptråder 12, men er tverrlagt fra kant til kant på nevnte ark 11 av varptråder 12 og blir ført fremover sammen med disse på bevegelige gripere 17 (se figur 6). En enhet for tverrlegging av tråder som strekker seg i veftretningen er vist i figur 6, og den omfatter et spor 18 hvorpå det beveges en vogn 19 som bærer tre sneller 21

som tilveiebringer vefttråder 15a.Vognen 19 foretar skifting på sporet 18 og avleverer tre parallelle vefttråder 15a sammen og lar dem falle over griperne 17 som er på kjeder 17a så som stenter-kjeder.

Veftrådene 15a blir sammenstillet på griperne 17 før de blir brakt sammen med varparket 11, og de blir således brakt sammen med en varp-matevalse 22. Det er i virkeligheten øvre og nedre varpark, lia, 11b, matet for separate, øvre og nedre kurver (figurene 2 og 4) og det øvre varpsett alternerer med det nedre varpsett, hvilket kan sees best i figurene 3 og 5, med grupper av varptråder slik at ved hvilken som helst veftvis stilling er det bare til stede en gruppe av øvre eller av nedre varptråder i ark-ene lia,11b.

På denne måte blir vefttrådene 15a holdt fast mellom de to varparkene lia,11b så snart disse er brakt sammen for å anbringe vefttrådene 15a i mellom seg. Så snart vefttrådene 15a er fast-sperret kan de. kuttes med en skarp kniv eller en varm tråd-innretning 23 ved kantene av kompositten slik at vefttrådene 15a blir fri.fra griperne 17.

•Fyllstoffet 15 omfatter også fiberlag 15b. Figur 2 illustre-

rer sammensetningen av kompositten vist i figur 3 av de sentrale veftlag 15a, øvre og nedre varpark lia,11b og øvre fiberlag 15b. Fiberlagene 15b tilveiebringes fra oppvalsede, kryssbrettede kar-devevninger 23. Varptrådene 11 og vefttrådene 15a blir brakt sammen i klemmen på matevalser 24 mens de ytre fiberlag 15b blir brakt sammen med trådkjernen mellom ytterligere klemme-matevalser 25. Etter valsene 25 føres kompositten gjennom en maske- eller målbehandlings-enhet 26 i hvilken lagene blir masket sammen på hvilken som helst konvensjonell måte - så som rekker som griper inn i hverandre og strekker seg i veftretninger med mellomrom eller kjede-masker, eller ved rekker av kjeder som strekker seg i varpretningen eller trikot-masker.

Figur 4 illustrerer hvorledes en kompositt som vist i figur

3 blir dannet fra et sentralt fiberlag 15b', vefttrådlag 15a',15a<rt>på hvilken som helst side av det sentrale fiberlag 15b", varptråd-lag lia,11b på hvilken som helst side av veft/fiber-innstikket,

og ytre lag 15b" av fibere.

Nevnte klemmeinnretning 13 omfatter første og annen klemme-del 13a,13b (figurene 1 og 6) hvorav den annen klemmedel 13b tar kompositten fra den første klemmedel 13a etter at den første klemmedel 13a har beveget seg nevnte forhåndsbestemte lengde D. Klemmedelene 13a,13b kan være luftdrevne øvre og nedre klemmebjelker som griper kompositten når de blir pneumatisk lukket sammen, og de er bevegelige i stangfrie pneumatiske sylindere 27 (se figur 1). Når den annen klemmedel 13b har tatt kompositten, opphever den første klemmedel 13a sitt grep på den og returneres ved hjelp av nevnte stangløse sylindere 27 til.varpark-forrådet - hvor valsene 25, som illustrert, ikke bare leverer varparket, men hele den sammensatte kompositt. Klemmedelen 13a griper så kompositten ved nevnte forråd, og begge klemmedelene 13a,13b beveges samtidig for å trekke ytterligere kompositt fra forrådet.

Ytterligere klemmedeler kan anbringes nedstrøms, og hver til-passes for bevegelse i forhold til delene 13a,13b, for således å føre arket periodisk over hele dets fremføringslengde. Eller det kan anvendes periodisk virkende valser i stedet.

Når begge klemmedelene 13a,13b har beveget seg,sammen, gjennom den forhåndsbestemte lengde D, blir en lengde av sammensatt og masket eller nålbehandlet kompositt anbrakt i impregnerings- og presseinnretning 28 hvor den blir impregnert og presset slik at den blir selvbærende og i stand til å bli matet eller dratt til en ovn for å tørkes og til et avskjærings- og stable-område. Klemmedelen 13b kan frigjøres etter at impregnerings- og presse-trinnene er fullført, og returneres for å gripe den neste lengde som holdes, opp til dette punkt, av den første klemmedel 13a.

Bevegelsen til klemmedelene er ikke nødvendigvis ensartet - den kan for eksempel foregå i små atskilte skritt dersom det for eksempel anvendes en interlock-symaskin for å bevirke sammenmask-ing av lagene i kompositten.

Impregneringsinnretningen omfatter vakuum-trykk-innretning

i hvilken stoffet holdes i et lukket rom og utsettes for minst ett vakuum-trinn (for å fjerne omsluttet luft) og et impregner-ingstrinn for flytende harpiks under trykk for å anspore harpiksen til å føres inn i hullene i kompositten.

Selv om oppfinnelsen er spesielt beskrevet med henvisning til en utførelse ved hvilken vefttråder blir innstukket mellom ytre lag av varptråder, så skal det forstås at varptrådene i stedet kan stikkes inn mellom lag av vefttråder. En nålbehandling kan feste veften til fyllstoffet som på sin side fastholder var-pen, alt før impregnering.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale,karakterisert vedat den omfatter å klemme fast et ark av varptråder og trekke dette ark fra et forråd for varptråder ved å bevege klemmeinnretningen en forhåndsbestemt lengde mens arket og et fyllstoff sammensettes til en kompositt i hvilken fyllstoffet holdes av klemmeinnretningen og/eller varptrådene slik at det ikke bevirkes noen vesentlig veftvis forvridning av varptrådene, og impregnere kompositt-sammensetningen mens den holdes i nevnte klemmeinnretning med harpiks.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fyllstoffet omfatter tråder som strekker seg i veftretningen.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2,karakterisert vedat trådene som strekker seg i veftretningen ikke blir vevd sammen med nevnte varptråder.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3,karakterisert vedat trådene som strekker seg i veftretningen blir tverrlagt fra kant til kant i nevnte ark av varptråder og ført fremover med dette på bevegelige gripere.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4,karakterisert vedat trådene som strekker seg i veftretningen blir frigitt fra griperne etter at de er blitt fastholdt av varptrådene .

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat trådene som strekker seg i veftretningen blir kuttet for å frigjøre dem fra griperne.

7. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 6,karakterisert vedat fyllstoffet omfatter minst ett fiberlag.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7,karakterisert vedat fiberlaget omfatter en tverrbrettet kardevevning.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 7 eller krav 8,karakterisert vedat fiberlaget blir innstukket mellom to ark av varptråder.

10. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst.av kravene 7 til 9,karakterisert vedat minst ett lag av varptråder blir innstukket mellom to fiberlag.

11. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 10,karakterisert vedat varparket og fyllstoffet blir masket sammen før impregnering.

12. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 11,karakterisert vedat varparket og fyllstoffet blir nålbehandlet før impregnering.

13. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 12,karakterisert vedat når nevnte klemmeinnretning er beveget den nevnte forhåndsbestemte•lengde, tar en annen klemmedel derav kompositten fra en første klemmedel derav, hvilken føres tilbake til nevnte forråd for varptråder, og, under bevegelsen til nevnte første klemmedel gjennom nevnte forhåndsbestemte lengde for å danne nevnte kompositt, beveges også nevnte annen klemmedel gjennom en lik lengde for å anbringe den tidligere dannede lengde av kompositt i impregnator- og presse-innretning, i hvilken kompositten blir impregnert og presset til et forsterket, arkformig harpiksmateriale.

14. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 13,karakterisert vedat kompositten blir impregnert ved en vakuum-trykkteknikk.

15. Apparat for fremstilling av et forsterket, arkformet harpiksmateriale,karakterisert vedat det omfatter klemmeinnretning for et ark av varptråder og drivinnretning for å bevege nevnte klemmeinnretning en forhåndsbestemt lengde fra et forråd for varptråder, og sammensetningsinnretning for å sammenstille nevnte ark og et fyllstoff til en kompositt i hvilken fyllstoffet holdes av klemmeinnretningen og/eller varptrådene slik at det ikke bevirker noen vesentlig veftvis forvridning av varptrådene, og harpiks-impregneringsinnretning i hvilken nevnte kompositt kan holdes for impregnering med nevnte klemmeinnretning.

16. Apparat i henhold til krav 15,karakterisert vedat nevnte sammensetningsinnretning omfatter inn-føringsinnretning for vefttråder.

17. Apparat i henhold til krav 16,karakterisert vedat nevnte innføringsinnretning for vefttråder omfatter kryssleggingsinnretning og samvirkende kantgripere som beveges sammen med varptrådarket.

18. Apparat i henhold til krav 17,karakterisert vedat nevnte kryssleggingsinnretning er tilpasset for å krysslegge en flerhet av tråder på hver kryssing.

19. Apparat i henhold til krav 17 eller krav 18,karakterisert vedat det ytterligere omfatter fri-gjøringsinnretning for å frigjøre nevnte vefttråder fra nevnte gripere etter at de er blitt fastholdt av varptrådene.

20. Apparat i henhold til krav 19,karakterisert vedat nevnte frigjøringsinnretning omfatter kutteinnretning for kutting av vefttrådene.

21. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 20,karakterisert vedat nevnte sammensetningsinnretning omfatter innretning for å mate et fiberfyllstoff.

22. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 21,karakterisert vedat nevnte sammensetningsinnretning omfatter valseinnretning.

23. Apparat i henhold til krav 22,karakterisert vedat nevnte valseinnretning omfatter klemme-valseinnretning.

24. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 23,karakterisert vedat nevnte sammensetningsinnretning omfatter maskeinnretning for å sammenmaske nevnte varpark og nevnte fyllstoff.

25. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 24,karakterisert vedat nevnte sammensetningsinnretning omfatter nålbehandlingsinnretning for å nålbe-handle nevnte varpark og fyllstoff.

26. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 25,karakterisert vedat nevnte klemmeinnretning omfatter første klemmedel og annen klemmedel av hvilke den annen klemmedel tar kompositten fra den første klemmedel etter at den første klemmedel har beveget seg nevnte forhåndsbestemte lengde, hvor nevnte første og annen klemmedel er tilpasset for samtidig bevegelse langs aksialt inndelte deler av en tilmatingsbane langs hvilken nevnte kompositt blir sammensatt, hvor hver del har nevnte forhåndsbestemte lengde, og for returnering, uavhengig av hverandre, av nevnte første klemmedel til varp-ark-forrådet mens den annen klemmedel fastholder kompositten, og av den annen til det punkt hvorved den tar kompositten fra den første etter at kompositten er blitt impregnert og presset, og hvor nevnte annen klemmedel traverserer impregnerings- og presse-innretning for å innføre uimpregnert kompositt dertil.

27. Apparat i henhold til hvilket som helst av kravene 15 til 26,karakterisert vedat nevnte impregneringsinnretning omfatter vakuum-trykkimpregneringsinnretning.

/28~ Forsterket, arkformet harpiksmateriale, k a r a k - teri s t ved at det er dannet ved en fremgangsmåte i henhold til hviMcet som helst av kravene 1 til 14 eller ved et apparat i henhold til^hvilket som helst av kravene 15 til 27.

29. Forsterket, arkformels^harpiksmateriale i henhold til krav 28, karakteriser ved at det er dannet fra flere lag som er bundet sammen under trykk^/^