DD251584A5

DD251584A5 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von faeden, faserbaendern und aehnlichen, die aus mehreren einzelfaeden bestehen und wahlweise in einem textilgewebe oder gewirke und aehnlichen verarbeitet werden

Info

Publication number: DD251584A5
Application number: DD86292518A
Authority: DD
Inventors: Gui G De Jager
Original assignee: ��@��@��Kk��
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1987-11-18
Also published as: PL153251B1; RO104882B1; DK134887A; EP0274464B1; NO871073D0; KR930011715B1; DK134887D0; CN86105125A; DE3674005D1; IL79406A0; HU201364B; KR880700121A; BG60018A3; FI880202A0; CZ278065B6; NO164180C; AU6124386A; NO871073L; WO1987000563A1; US4839199A

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Faeden, Faserbaendern oder aehnlichem zur Verfuegung zu stellen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungsmittel in einem oder mehreren Gas- oder Fluessigkeitsstroemen suspendiert wird, die daraufhin unter einem regelbaren Druck auf das zu behandelnde Material gerichtet werden. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Raum mit einer oder mehreren Saugrohrleitungen ausgeruestet ist, die auf der Austragseite in einen oder mehrere Raeume muenden, in denen die Gasstroeme auf das zu behandelnde Material gerichtet werden.

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Behandlung von Fäden, Faserbändern oder ähnlichem, die aus mehreren Einzelfäden bestehen und wahlweise in einem Textilgewebe oder Gewirke mit einem Behandlungsmittel verarbeitet werden, wobei zwischen den Einzelfäden eine Trennung bewirkt wird, damit das Behandlungsmittel besser in die Struktur der Einzelfäden eindringen kann.

-2- 251 584 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen sind allgemein bekannt, insbesondere für die Herstellung von zusammengesetzten Stoffen, bestehend aus thermoplastischen oder hitzehärtbaren Substanzen, in denen Einzelfäden die Funktion eines Verstärkungsmaterials haben. So wird zum Beispiel in der holländischen Patentanmeldung Nr.7001623 ein Verfahren beschrieben, nach dem die Fäden von Faserbändern, die aus einer großen Zahl von Einzelfäden bestehen, getrennt werden, bevor ein Kunstharz in Pulverform aufgetragen wird, woraufhin das Harz geschmolzen wird, so daß im Ergebnis ein kohärentes Produkt entsteht. Das Ausbreiten der Einzelfäden in den Faserbändern wird nach der holländischen Patentanmeldung zum Beispiel dadurch bewirkt, daß die Einzelfäden eine elektrostatische Ladung des gleichen Vorzeichens erhalten. Nach einer anderen Ausführungsform werden die Faserbänder durch eine Venturi-Düse geleitet, die in der gleichen Richtung von einem fließenden Medium mit hoher Geschwindigkeit durchströmt wird. Das Ausbreiten der Einzelfäden erfolgt dann unter dem Einfluß der Entspannung des fließenden Mediums beim Austritt aus der Venturi-Düse.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Behandlung von Fäden, Faserbändern oder dergleichen zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung sieht ein Verfahren vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Behandlungsmittel in einem oder mehreren ' Gas- oder Flüssigkeitsströmen suspendiert ist, die dann unter einem regelbaren Druck auf das zu behandelnde Material gerichtet werden.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine sehr wirksame Ausbreitung der Einzelfäden bewirkt wird, so daß das in den Strömen des fließenden Mediums suspendierte Imprägniermaterial gut zwischen die Einzelfäden dringen kann und diese sehr homogen imprägniert. Dies führt dazu, daß das Endprodukt, zum Beispiel eine durch Einzelfäden verstärkte Kunststoffschicht, von einer sehr homogenen Zusammensetzung ist.

Das Verfahren nach dieser Erfindung ist unabhängig von der Beschaffenheit der Einzelfäden oder des Imprägniermittels anwendbar.

So gelten neben thermoplastischen oder hitzehärtbaren Stoffen auch pulverförmige keramische Produkte und Metallprodukte als Imprägniermittel.

Das Verfahren nach dieser Erfindung ist auch für das Auftragen von Schichten von Imprägniermaterial unterschiedlicher Dicke auf verschiedenen Seiten des zu imprägnierenden Materials durchführbar. So kann zum Beispiel ein Gewebe oder Gewirke, das innen oder außen auf einen leichten Kern aufgetragen wird, durch Anwendung dieser Erfindung imprägniert werden.

Als Behandlungsmittel kann auch ein Schleifmittel verwendet werden, das das damit behandelte Material rauh macht, wodurch dieses für das Haften eines Schlichtemittels und ähnlichen besser geeignet ist.

Es wird bevorzugt, die Gasströme, in denen das Behandlungsmittel suspendiert ist, unter Anwendung des Venturi-Prinzips auf das zu behandelnde Material zu leiten.

Das Behandlungsmittel kann in einem Gasstrom auf verschiedenerlei Weise suspendiert werden, zum Beispiel, indem es als eine Schmelze oder Flüssigkeit in dem Gasstrom zerstäubt wird. Es ist auch möglich, ein pulverförmiges Behandlungsmittel direkt in einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom aus einem Behälter zu dosieren. Das Behandlungsmittel kann aber auch in einem Fließbett in einem Gas aufgeschwemmt werden, und die Gasströme, die auf das zu behandelnde Material zu richten sind, können durch Saugkraft aus dem Fließbett abgezogen werden. Die Anwendung eines Fließbettes für die Imprägnierung von Faserbündeln ist an und für sich bekannt, zum Beispiel aus der holländischen Patentbeschreibung 151 928. Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch das zu imprägnierende Material durch das Fließbett des Imprägniermittels geleitet.

Wenn jedoch nach dem Verfahren dieser Erfindung ein Fließbett angewandt wird, so findet das eigentliche Imprägnieren außerhalb dieses Bettes statt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfundenen Verfahrens mit einem Raum, in den über einen Siebboden oder perforierten Boden ein Gas eingespeist werden kann, und einem Zuleitungsrohr für das pulverförmige Behandlungsmittel, der dadurch gekennzeichnet ist, daß dieser Raum mit einer oder mehreren Saugleitungen versehen ist, die auf der Austragseite in Vorrichtungen münden, welche quer zu der Bahn, die das zu behandelnde Material während des Betriebs der Vorrichtung durchläuft, hin- und herbeweglich sind. Wenn das Gas auf das zu behandelnde Material von mehreren Seiten gelenkt wird, kann darauf geachtet werden, daß die Gasströma nicht voll miteinander zusammenstoßen.

Mit Hilfe dieser Erfindung ist es auch möglich, verschiedene Imprägniermittel entweder übereinander oder auf verschiedene Flächen in mehreren voneinander getrennten Räumen aufzutragen, um ein unerwünschtes Vermischen der verschiedenen Imprägniermittel miteinander zu vermeiden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Beispiel mit Hilfe der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht im Querschnitt einer schematisch dargestellten Anlage für die Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2: eine Draufsicht der Vorrichtung dieser Erfindung;

Fig. 3: eine Seitenansicht derselben Vorrichtung;

Fig.4: ein Querschnitt A-A derselben Vorrichtung;

Fig. 5: eine vergrößerte Darstellung eines Hauptteiles der Vorrichtung nach den Fig. 2,3 und 4;

Fig. 6: zeigt eine Reihe von Varianten a-e der Anwendung der Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden Breiten von Endlosfaserbündeln 1 durch Abspulen von waagerechten Spulen 2 unter automatisch gehaltener regelbarer Spannung gebildet. Über die Führung 3 gelangen die Bündel in den Vorwärmofen 4. Der Ofen wird mit der automatisch regelbaren Wärmequelle 5 erhitzt, die getrockneten und vorgewärmten Faserbündel gehen dann über die Führung 6 durch einen wärmeisolierten Behälter 7, wo die Imprägnierung stattfindet (siehe Fig.2 bis 6). Daraufhin gelangen die Bündel über den Schmelzofen 8, in dem ein oder mehrere Heizkörper angebracht und durch Thermoelemente geregelt werden. Selbige werden durch die Vorrichtungen 9 auf einer vorgegebenen Heizstärke automatisch geregelt. Die Faserbündel werden dann zu Bändern geformt und durch eine Kühlvorrichtung 11 über gekühlte Formrollen 10 geleitet und über Zuführrollen 12 und die Führung 13 auf die Aufnahmespule 14 gewickelt. Diese Spule wird durch den Elektromotor 15 angetrieben. Nach den Zuführrollen 12 kann das Endlosfaserband auch noch weiter verarbeitet weren, indem es zum Beispiel längs oder/und quer geschnitten wird.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens kann, wenn gewünscht, ganz oder teilweise senkrecht ausgeführt werden. In der Vorrichtung nach den Fig.2 bis 5 werden dieEndlosfaserbündei in dem wärmeisolierten Imprägnierungsbehälter 7 über die Rollen 16 verteilt, welche außerhalb der Zuleitungsachsen liegen.

Die Achsen der Rollen 16 können wahlweise um die Welle 17 paarweise gelenkig angebracht sein. Dadurch ist es möglich, daß die Bündel in der Mittellinie positioniert werden können, wenn sie in die Vorrichtung gezogen werden. Das Ausbreiten der Bündel über mehr als eine Schicht von Rollen ermöglicht in diesem Falle auch eine bessere Verteilung der Endlosfasern. Nach Passieren der Rollen werden die Endlosfasern imprägniert. Das von der Dosiereinrichtung 18 zugeführte pulverförmige Imprägniermaterial wird im Bett 20 in dem durch den Siebboden 19 eingespeisten Gas 21 fluidisiert.

Dieses Gas wird vorzugsweise vorgewärmt. In den Räumen 22 werden unter dem Einfluß der Pumpwirkung Gasströme, in denen das Imprägniermaterial suspendiert ist, unter regelbarem Druck aus dem Fließbett zu den Imprägnierköpfen 23 gesaugt, von wo aus sie zu den sich kontinuierlich bewegenden Endlosfaserbündeln gelenkt werden. Um eine optimale Imprägnierung zu erreichen, können die Imprägnierköpfe 23 in bezug auf den Abstand und/oder Winkeldrehung für das jeweils zu imprägnierende Material eingestellt werden.

Die verschiedenen Teile, die in dem Imprägnierbehälter Anwendung finden, lassen sich einfach verschieben und/oder ersetzen.

So können zum Beispiel andere Typen von Rollen und/oder andere Imprägnierköpfe für die Imprägnierung verschiedener Materialtypen verwendet werden.

Die Gasströme mit dem darin fein verteilten Imprägniermaterial werden vorzugsweise zu den zu imprägnierenden Endlosfasern aus zwei oder mehr Imprägnierköpfen gelenkt. Dies führt zu einer sehr homogenen Verteilung des Imprägniermaterials über die einzelnen Endlosfasern. Das beschriebene Imprägnierverfahren ermöglicht das Arbeiten mit einer bedeutend niedrigeren Endlosfaserspannung, als in einem mechanischen Imprägniersystem erforderlich ist, wo das Imprägniermaterial mit Hilfe von Druckrollen zwischen die Endlosfasern gedrückt wird. Die niedrigere Endlosfaserspannung führt zu einer wesentlichen Beseitigung von Fadenbruch, wozu es oft bei der mechanischen Imprägnierung von beispielsweise Kohlefäden kommt. Dies ermöglicht zusammen mit der intensiveren Imprägnierung auch eine größere Imprägniergeschwindigkeit.

In Fig. 5 ist angedeutet, daß das Ansaugen des Gases, in dem das Imprägniermaterial suspendiert ist, durch das Rohr 26 unter Anwendung des Venturi-Prinzips erfolgt. Über Rohr 25 wird Gas unter einem regelbaren Druck eingespeist. Es wird bevorzugt, das durch eine Pumpe eingespeiste Gas durch das Rohr 25 aus dem Behälter 7 anzusaugen.

Im Ergebnis dessen wird ein Kreislaufpumpsystem des Gases erzielt, und Wärmeverluste werden vermieden.

Wird kein Fließbett genutzt, ist es angebracht, die Dosiereinrichtung 18 direkt an die Imprägnierköpfe opder deren Zuleitungen anzuschließen.

Bei Verwendung von Imprägnierflüssigkeiten wird bevorzugt, die Flüssigkeit entweder direkt in die Imprägnierköpfe (oder den Imprägnierkopf) einzuspritzen oder sie direkt aus der Dosiereinrichtung 18 anzusaugen.

In Fig. 6 sind mehrere Schemata von Ausführungsformen mehrseitiger und/oder mobiler Imprägnierköpfe dargestellt, die für die kontinuierliche Imprägnierung von Endlosfaserbündeln geeignet sind, die wahlweise in einem Gewebe oder Gewirke verarbeitet werden. Diese Bündel können auf Kerne aufgetragen werden. Diese können folgende Formen haben:

(a) rechteckig,

(b)'zylindrisch,

(c) wabenförmig.

Zur Innenimprägnierung von hohlen Strukturen, die entlang ihres Umfangs vollständig geschlossen sind und die mit Endlosfasermaterial versehen sind, muß das Verfahren diskontinuierlich sein. Dann können Imprägnierköpfe in den Hohlräumen eingesetzt werden. Die Imprägnierköpfe und/oder das zu imprägnierende Material können auch dann so bewegt werden, daß die gewünschte Imprägnierung erreicht wird. Dies ist mit Hilfe der Fig. 6e und d näher veranschaulicht.

Fig.6d stellt die Spitze eines Flugzeuges 27 dar, die innen und außen mit Endlosfasermaterial versehen ist, das imprägniert werden muß. Für die Innenimprägnierung wird der Imprägnierkopf 28 und für die Außenimprägnierung der Imprägnierkopf 29 verwendet. Durch Drehen der Spitze und Hin- und Herbewegen der Imprägnierköpfe28und29überdie Führungen 30 und 31 wird die gewünschte Imprägnierung erreicht.

In Fig. 6e stellt 32 einen Teil einer Parabolantenne dar, der innen und außen mit Endlosfasermaterial versehen ist, welches imprägniert werden muß. Dies erfolgt mit Hilfe der Imprägnierköpfe 33 und 34, die radial über die Führungen 35 und 36 hin- und herbewegt werden. Wenn gewünscht, können die beschriebenen Bewegungen über Computer gesteuert werden, was eine optimale Imprägnierung von komplexeren Materialtypen möglich macht.

Wenn Endlosfaserbündel, die in Gewebe oder Gewirke eingearbeitet sind, auf Kerne aufgetragen werden, wird das imprägnierte Material in einem Autoklaven unter einem vorausberechneten gewünschten Druck erhitzt. In den Autoklaven können Wärmestrahler eingebaut sein.

Nach der oben beschriebenen Art und Weise können zu einer bestimmten Form gewebte imprägnierte Endlosfaserbänder für Spitzen von Flugzeugen, Radarschirmen und andere Strukturen oder Konstruktionen verarbeitet werden. Es ist auch möglich, einen Schmelzofen, der zum Beispiel aus zwei Formhälften besteht, zum Erhitzen anzuwenden.

Zur Erleichterung des Webens, Wirkens und/oder Verzwimens können die imprägnierten Endlosfaserbänder ganz oder teilweise in schmalere Bänder geteilt werden. Diese schmalen Bänder werden dann mit einer zusätzlichen dünnen Imprägnierschicht unter Anwendung des Verfahrens nach dieser Erfindung versehen. Diese aus einem speziell ausgewählten Imprägniermaterial bestehende Schicht sorgt dafür, daß die zwischen den Endlosfasern bereits vorhandene Imprägniermasse während des Webens und/oder Wirkens an ihrer Stelle bleibt und verhindert zudem die Adsorption von Feuchtigkeit. Um dies zu bewirken, kann das Band wahlweise zum Beispiel einer Temperaturbehandlung auf der Oberfläche unterzogen werden. Insbesondere bei Imprägnierstoffen von hoher Steifigkeit ist das Weben und/oder Wirken mit schmalen Bändern, die nicht durch einen Schmelzofen gegangen sind, ohne eine wesentliche Anpassung der jeweiligen Anlagen und Geschwindigkeitsverlust möglich. Das Gewebe, Gewirke und/oder verdrehte Material kann dann durch einen Schmelzofen geleitet werden, um über gekühlte Formrollen je nach Wahl weiterverarbeitet zu werden

Als Behandlungsmittel können verwendet werden:

Azetalharze, Akrylharze, Akrylnitril-Butadien-Styrol-Harze, Aluminium, Alkydharze, Aluminiumoxid, Arylharze, Bismaleimidharze, Polyalkene, Polyäthylenterephthalate, Polyimide, Polyoxymethylenharze, modifizierte Polyphenylenoxide, Polyphenylensulfide, Polyphenylenoxide, Polyphenylsuifone, Polystyrol, Polysulfon, Polytetrafluoräthylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid, modifiziertes Polypropylenoxid, Siliziumdioxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Silikon, Styrol-Akrylonitril-Kopolymere, Styrolkopolymere, Titan, Wolfram, Kobalt, Kupfer, Ekonoi, Epoxidharze, Fluorkarbonharze, Fluorkopolymere, Blei, Melaminharze, Nickel, Phenolharze, Polyazetalharze, Polyakrylat, Polyamid (Nylon), Polybutadien, Polybutylenterephthalat, Polykarbonat, aromatische Polyester, thermoplastische Polyester, auf Polyätherbasis aufgebaute Ätherketone (Polyetheretherketones), Polyätherimide, auf Polyätherbasis aufgebaute Sulfone (Polyäthersulfone), Harnstoff, Vinylester, Kautschuk, und Zusatzstoffe wie:

Antistatikmittel, Treibmittel, Farbstoffzusätze, Beton, Haftmittel, Füllstoffe, Flammenverzögerungsmittel, Schaumstoffe, Wärmestabilisierungsmittel, Hohlfüllmittel, Schmierstoffe, Mineralien, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Silikone, Stabilisierungsmittel, Superlegierungen, Ultraviolettabsorber, wasserlösliche Plaste, Einkristallfäden. Das zu behandelnde Material kann beispielsweise bestehen aus:

Aluminium, Aluminiumoxide, Aramid, Asbest, Bor, Kohlenstoff, Kobalt, Kupfer, Glas, kieselsäurereicher Quarz, Lithiumaluminiumsilikat, Magnesium, Nickel, Polyalken, Siliziumdioxid, Silizium, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Stahl, Titan, Wolfram, Zink, Zirkonia, Zirkonium.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Fäden, Faserbändern, und ähnlichem, die aus mehreren
Einzelfäden bestehen und wahlweise in einem Textilgewebe oder Gewirke mit einem
Behandlungsmittel verarbeitet werden, wobei zwischen den Einzelfäden eine Trennung bewirkt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Behandlungsmittel in einem oder mehreren Gas- oder
Fiüssigkeitsströmen suspendiert wird, die dann unter einem regelbaren Druck auf das zu
behandelnde Material gerichtet werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasströme unter Anwendung des
Venturi-Prinzips auf das zu behandelnde Material gerichtet werden.

3. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasströme, in denen das Behandlungsmittel suspendiert ist, von mehreren Seiten auf das zu behandelnde Material
gerichtet werden.

4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasströme, die von verschiedenen
Seiten auf das zu behandelnde Material gerichtet werden, nicht vollständig miteinander
zusammenstoßen.

5. Verfahren nach jedem beliebigen der vorangegangenen Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel oder Vorrichtungen, von denen die Gasströme zu dem zu behandelnden Material strömen, in einer hin- und hergehenden Art und Weise über dieses Material bewegt werden.

6. Verfahren nach einem beliebigen der vorangegangenen Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das pulverförmige Behandlungsmittel in einem Fließbett in einem Gas suspendiert wird, und daß die Gasströme, die auf das zu behandelnde Material zu richten sind, durch Saugkraft aus dem Fließbett abgezogen werden.

7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Behandlungsmittel
direkt in dosierten Mengen zu den Gasströmen gespeist wird, die auf das zu behandelnde Material gerichtet werden.

8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Behandlungsmittel
durch Zerstäubung als eine Schmelze oder Flüssigkeit in den Gasströmen suspendiert wird, die auf

, das zu behandelnde Material zu richten sind.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß da's
Behandlungsmittel ein imprägniermittel ist.

10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Behandlungsmittel ein Schleifmittel ist, um das damit behandelte Material anzurauhen, so daß dieses für das Haften eines Schlichtmittels und ähnlichem besser geeignet wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 mit einem Raum, in den über einen
Siebboden ein Gas eingespeist werden kann, und einer Zuleitung für pulverförmiges
Behandlungsmittel, gekennzeichnet dadurch, daß dieser Raum mit einer oder mehreren
Saugrohrleitungen versehen ist, die auf der Austragseite in einen oder mehrere Räume münden, worin die Gasströme auf das zu behandelnde Material gerichtet werden.

12. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Saugrohrleitungen in Vorrichtungen münden, die über den Weg, den das zu behandelnde Material während des Betriebs der

, Vorrichtung durchläuft, hin-und herbewegt werden können.