DE102023101604A1 - Method for connecting towpregs and winding machine with connection station - Google Patents

Method for connecting towpregs and winding machine with connection station Download PDF

Info

Publication number
DE102023101604A1
DE102023101604A1 DE102023101604.0A DE102023101604A DE102023101604A1 DE 102023101604 A1 DE102023101604 A1 DE 102023101604A1 DE 102023101604 A DE102023101604 A DE 102023101604A DE 102023101604 A1 DE102023101604 A1 DE 102023101604A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
towpreg
beginning
adhesive
tapes
tape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023101604.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Gordon Transier
Jürgen Brühler
Mark Bleischwitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Priority to DE102023101604.0A priority Critical patent/DE102023101604A1/en
Publication of DE102023101604A1 publication Critical patent/DE102023101604A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/853Machines for changing web rolls or filaments, e.g. for joining a replacement web to an expiring web
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/52Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the way of applying the adhesive
    • B29C65/522Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the way of applying the adhesive by spraying, e.g. by flame spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/74Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by welding and severing, or by joining and severing, the severing being performed in the area to be joined, next to the area to be joined, in the joint area or next to the joint area
    • B29C65/745Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by welding and severing, or by joining and severing, the severing being performed in the area to be joined, next to the area to be joined, in the joint area or next to the joint area using a single unit having both a severing tool and a welding tool
    • B29C65/7451Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by welding and severing, or by joining and severing, the severing being performed in the area to be joined, next to the area to be joined, in the joint area or next to the joint area using a single unit having both a severing tool and a welding tool the severing tool and the welding tool being movable with respect to one-another
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/10Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112Single lapped joints
    • B29C66/1122Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7214Fibre-reinforced materials characterised by the length of the fibres
    • B29C66/72141Fibres of continuous length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7394General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset
    • B29C66/73941General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset characterised by the materials of both parts being thermosets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B29C66/83221Joining or pressing tools reciprocating along one axis cooperating reciprocating tools, each tool reciprocating along one axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H19/00Changing the web roll
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Verfahren zum Verbinden von zwei Towpreg-Bändern (21,22) bei einem Spulenwechsel in einer Wickelmaschine (1) zum Herstellen eines Bauteils (9) aus faserverstärktem Kunststoff durch Wickeln von Towpreg-Bändern um einen Wickelkern (4), wobei die Towpreg-Bänder (21,22) Faserbänder aus Endlosfasern sind, die bereits mit Matrixmaterial imprägniert auf Spulen (7,8) bereitgestellt werden, und wobei das Ende (23) eines ersten Towpreg-Bandes (21) von einer ersten Spule (7) mit dem Anfang (24) eines zweiten Towpreg-Bandes (22) von einer zweiten Spule (8) verbunden wird, wobei der Anfang (24) und das Ende (23) im Wesentlichen parallel zueinander gebracht werden, wobei mit einer Klebstoffauftragseinheit (11) ein Polymerisationsklebstoff auf den Anfang (24) und/oder auf das Ende (23) aufgetragen wird, und wobei eine Anpressvorrichtung (13) den Anfang (24) und das Ende (23) zusammenpressen, wodurch die beiden Towpreg-Bänder (21,22) zugfest miteinander verbunden werden.Method for connecting two Towpreg tapes (21, 22) during a spool change in a winding machine (1) for producing a component (9) made of fiber-reinforced plastic by winding Towpreg tapes around a winding core (4), wherein the Towpreg tapes (21, 22) are fiber tapes made of continuous fibers which are already impregnated with matrix material and are provided on spools (7, 8), and wherein the end (23) of a first Towpreg tape (21) from a first spool (7) is connected to the beginning (24) of a second Towpreg tape (22) from a second spool (8), wherein the beginning (24) and the end (23) are brought substantially parallel to one another, wherein a polymerization adhesive is applied to the beginning (24) and/or to the end (23) using an adhesive application unit (11), and wherein a pressing device (13) presses the beginning (24) and Press the end (23) together, whereby the two Towpreg bands (21,22) are connected to each other in a tension-resistant manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Towpregs in einer Wickelmaschine zum Herstellen eines Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff. Solche Bauteile sind beispielsweise Gastanks für Fahrzeuge, Walzen für Papiermaschinen oder andere rotationssymmetrische Bauteile, die insbesondere aus Kohlenstofffaser-verstärktem Kunststoff (CFK) gefertigt sind.The invention relates to a method for connecting towpregs in a winding machine for producing a component made of fiber-reinforced plastic. Such components are, for example, gas tanks for vehicles, rollers for paper machines or other rotationally symmetrical components that are made in particular from carbon fiber-reinforced plastic (CFRP).

Üblicherweise werden solche gewickelten faserverstärkten Kunststoff-Bauteile im sogenannten Nasswickelverfahren hergestellt. Dabei werden die Faserbänder trocken auf Spulen aufgewickelt bereitgestellt. Als Fasern werden bevorzugt Kohlenstofffasern in Form von Endlosfasern verwendet. Die einzelnen Faserbänder sind beispielsweise Rovings, die aus mehreren Tausend parallelen Einzelfasern bestehen. Als Matrixmaterial wird ein Duromer, zum Beispiel Epoxy-Harz, verwendet, das als Flüssigkeit in einem Harzbad zur Verfügung steht, um die Faserbänder online zu imprägnieren. Nach dem Abwickeln von der Spule werden die noch trockenen Faserbänder zunächst durch das Harzbad geführt, in welchem sie mit dem flüssigen Matrixmaterial getränkt und damit imprägniert werden, dann werden die imprägnierten Faserbänder auf den Wickelkern nass-in-nass gewickelt.Such wound fiber-reinforced plastic components are usually manufactured using the so-called wet winding process. The fiber tapes are wound dry onto spools. The fibers used are preferably carbon fibers in the form of continuous fibers. The individual fiber tapes are, for example, rovings, which consist of several thousand parallel individual fibers. A duromer, for example epoxy resin, is used as the matrix material, which is available as a liquid in a resin bath to impregnate the fiber tapes online. After unwinding from the spool, the still dry fiber tapes are first passed through the resin bath, in which they are soaked in the liquid matrix material and thus impregnated. The impregnated fiber tapes are then wound wet-on-wet onto the winding core.

Im Stand der Technik sind solche Wickelmaschinen bekannt. In der DE 102016122522 A1 ist eine Wickelmaschine zum Nasswickeln beschrieben. Eine weitere Ausführung für eine Wickelmaschine ist in der WO 2022/136812 A1 gezeigt. Weiterhin sind Wickelmaschinen bekannt, die sogenannte Towpreg-Bänder verarbeiten. Towpreg-Bänder sind mit Matrixmaterial bereits vorimprägnierte Faserbänder, die auf Spulen aufgewickelt bereitgestellt werden. Das Matrixmaterial ist bei Raumtemperatur im Wickelprozess ein sehr zähes, etwas klebriges Epoxy-Harz und nicht so dünnflüssig wie das Harz, welches für die Online-Imprägnierung im temperierten Harzbad verwendet wird. Durch das zähe Harz lassen sich die Towpreg-Faserbänder von der Spule gut abwickeln und über die Rollen führen. Die Verarbeitung und das Wickeln des Bauteils können bei deutlich höherer Geschwindigkeit erfolgen. Such winding machines are known in the state of the art. In the DE 102016122522 A1 A winding machine for wet winding is described. Another design for a winding machine is described in the WO 2022/136812 A1 shown. Winding machines are also known that process so-called Towpreg tapes. Towpreg tapes are fiber tapes that are pre-impregnated with matrix material and are wound onto spools. At room temperature in the winding process, the matrix material is a very tough, somewhat sticky epoxy resin and not as thin as the resin that is used for online impregnation in the tempered resin bath. The tough resin makes it easy to unwind the Towpreg fiber tapes from the spool and guide them over the rollers. The processing and winding of the component can take place at a much higher speed.

Damit ergibt sich ein Vorteil in Bezug auf Produktivitätssteigerung, Zuverlässigkeit und Qualitätsverbesserung gegenüber den Nasswickelmaschinen, so dass die Herstellkosten deutlich reduziert werden können.This provides an advantage in terms of increased productivity, reliability and improved quality compared to wet winding machines, so that manufacturing costs can be significantly reduced.

Die Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff werden durch Wickeln von nassimprägnierten Rovings oder von Towpreg-Bändern auf einen Wickelkern hergestellt. Der Wickelkern ist mit einem Antrieb versehen und zieht durch die Rotation die Rovings oder Towpreg-Bänder von der Spule ab.The components made of fiber-reinforced plastic are manufactured by winding wet-impregnated rovings or towpreg tapes onto a winding core. The winding core is equipped with a drive and pulls the rovings or towpreg tapes off the spool through rotation.

Der Spulenwechsel bei diesen Wickelmaschinen erfolgt bislang, indem der Anfang der neuen Spule an das Ende der vorherigen Spule angeknotet wird. Das führen die Maschinenbediener von Hand aus und es ist vor allem bei Wickelmaschinen, in denen mehrere Faserbänder parallel verarbeitet werden, sehr zeitraubend und ineffizient. Oftmals muss die Knotenstellen nachher noch manuell herausgeschnitten werden, um lokale Qualitätseinbußen zu vermeiden.Up to now, the bobbin change on these winding machines has been carried out by tying the beginning of the new bobbin to the end of the previous bobbin. The machine operators do this by hand and it is very time-consuming and inefficient, especially on winding machines in which several fiber ribbons are processed in parallel. The knots often have to be cut out manually afterwards to avoid local quality losses.

Ein Vorschlag für ein automatisierbares Verfahren zur Verbindung von Towpreg-Bändern ist beispielsweise in der DE 102022104803 A1 zu finden. Die beiden Towpreg-Bänder sollen durch eine lokale Aushärtung des bereits vorhandenen Matrixmaterials im Bereich der Überlappung von Anfang der neuen Spule und Ende der vorherigen Spule verbunden werden. Dabei treten allerdings mehrere Probleme auf, die einer sinnvollen Anwendung entgegenstehen. Zum einen ist die Aushärtezeit des Matrixmaterials zu lange, so dass kein wirklich effizienter Betrieb möglich wäre. Und zum anderen werden die ausgehärteten Bereiche steif und unflexibel, was beim anschließenden Wickeln zu Fehlstellen und entsprechenden Qualitätseinbußen führen kann.A proposal for an automated process for joining Towpreg tapes is, for example, in the DE 102022104803 A1 The two Towpreg tapes are to be connected by locally hardening the existing matrix material in the area of overlap between the start of the new coil and the end of the previous coil. However, several problems arise that prevent this from being used effectively. Firstly, the curing time of the matrix material is too long, so that really efficient operation is not possible. Secondly, the hardened areas become stiff and inflexible, which can lead to defects and corresponding losses in quality during subsequent winding.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein verbessertes und automatisierbares Verfahren zum Verbinden von Towpreg-Bändern beim Spulenwechsel zu entwickeln, mit dem der Anfang einer neuen Spule zuverlässig mit dem Ende einer vorherigen Spule verbunden werden kann. Sowie eine entsprechende Wickelmaschine bereitzustellen, die dieses Verfahren umsetzen kann.The object of the invention is to develop an improved and automatable method for connecting Towpreg tapes when changing spools, with which the beginning of a new spool can be reliably connected to the end of a previous spool. As well as to provide a corresponding winding machine that can implement this method.

Die Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Anfang und das Ende im Wesentlichen parallel zueinander gebracht werden, dass mit einer Klebstoffauftragseinheit ein Polymerisationsklebstoff auf den Anfang und/oder auf das Ende aufgetragen wird, und dass eine Anpressvorrichtung den Anfang und das Ende zusammenpressen, wodurch die beiden Towpreg-Bänder zugfest miteinander verbunden werden.The object is achieved for the method according to the invention by an embodiment according to independent claim 1. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the subclaims. The method according to the invention is characterized in that the beginning and the end are brought essentially parallel to one another, that a polymerization adhesive is applied to the beginning and/or the end using an adhesive application unit, and that a pressing device presses the beginning and the end together, whereby the two Towpreg tapes are connected to one another in a tensile manner.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass mit dem Polymerisationsklebstoff in der Entwicklung ein Klebstoff gefunden wurde, der für die verwendeten Matrixmaterialien geeignet ist und gleichzeitig schnell genug reagiert, um zusammen mit dem Anpressen in kurzer Zeit eine ausreichend zugfeste Verbindung zwischen den Towpreg-Bändern herzustellen, und der gleichzeitig eine ausreichend flexible Verbindungsstelle erzeugt, die beim Wickeln nicht stört. Dies führt zusammen mit der im Wesentlichen parallelen Ausrichtung der zu verbindenden Towpreg-Bänder dazu, dass die Verbindungsstelle keine Störungen in der Qualität des gewickelten Bauteils verursachen.The advantage of this process is that the polymerization adhesive in development is an adhesive that is suitable for the matrix materials used and at the same time reacts quickly enough to produce a sufficiently tensile bond in a short time when pressed. connection between the Towpreg tapes, while at the same time creating a sufficiently flexible connection point that does not interfere with winding. This, together with the essentially parallel alignment of the Towpreg tapes to be connected, means that the connection point does not cause any disturbances in the quality of the wound component.

Vor allem bei den oben genannten Gastanks für Fahrzeuge ist keine Verschlechterung der Qualität akzeptabel, da diese Gastanks sehr hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen und gleichzeitig möglichst leicht und mit wenig Materialaufwand gefertigt werden sollen. Zudem muss die Fertigung zuverlässig und möglichst kostengünstig erfolgen.No deterioration in quality is acceptable, especially for the gas tanks for vehicles mentioned above, as these gas tanks must meet very high safety requirements and at the same time be manufactured as lightly as possible and with as little material as possible. In addition, production must be reliable and as cost-effective as possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet damit erstmalig eine zuverlässige, qualitätskonforme und automatisierbare Möglichkeit zum Verbinden von Towpreg-Bändern beim Spulenwechsel. Durch diese Verbesserung wird das an sich effizientere Towpreg-Wickeln nun auch beim Spulenwechsel effizienter als das Nasswickelverfahren.The method according to the invention thus offers for the first time a reliable, quality-compliant and automatable option for joining Towpreg tapes when changing spools. Thanks to this improvement, the inherently more efficient Towpreg winding is now also more efficient when changing spools than the wet winding method.

In der Entwicklung haben sich Cyanacrylat-Klebstoffe als besonders gut geeignete Polymerisationsklebstoffe erwiesen. Diese sind relativ dünnflüssig, lassen sich damit gut auftragen, haften gut auf den Towpreg-Bändern und entwickeln bei geeigneten Bedingungen besonders schnell die nötige Festigkeit.During development, cyanoacrylate adhesives have proven to be particularly suitable polymerization adhesives. They are relatively thin, easy to apply, adhere well to the Towpreg tapes and, under suitable conditions, develop the necessary strength particularly quickly.

Noch schneller läuft die Aushärtung des Polymerisationsklebstoff ab, wenn zusätzlich eine Aktivatorsubstanz auf den Anfang und/oder das Ende aufgetragen wird, so dass Polymerisationsklebstoff und Aktivatorsubstanz beim Zusammenpressen chemisch miteinander reagieren und die Polymerisation schneller abläuft. Insbesondere kann hierfür Aceton verwendet werden, das zusammen mit einem Cyanacrylat-Klebstoff als Aktivatorsubstanz wirkt, indem es die benötigten Carbionen bereitstellt. Auch Aceton ist dünnflüssig und kann gut aufgetragen werden.The curing of the polymerization adhesive is even faster if an activator substance is also applied to the beginning and/or the end, so that the polymerization adhesive and activator substance react chemically with each other when pressed together and the polymerization takes place more quickly. Acetone can be used in particular for this, which works together with a cyanoacrylate adhesive as an activator substance by providing the required carbions. Acetone is also thin and can be applied easily.

Die Verbindung der Towpreg-Bänder bekommt die erforderliche Festigkeit, wenn der Anfang und das Ende nach dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffs mindestens 3 Sekunden, bevorzugt mindestens 10 Sekunden zusammengepresst werden. Um eine entsprechende Sicherheit zu gewährleisten kann bevorzugt eine Presszeit von mindestens 20 Sekunden oder mindestens 30 Sekunden gewählt werden.The connection of the Towpreg tapes achieves the required strength when the beginning and the end are pressed together for at least 3 seconds, preferably at least 10 seconds, after the polymerization adhesive has been applied. To ensure appropriate safety, a pressing time of at least 20 seconds or at least 30 seconds is preferred.

Ein einfacher und gleichmäßiger Auftrag des Polymerisationsklebstoff und/oder der Aktivatorsubstanz erfolgt bevorzugt durch Aufsprühen oder Aufspritzen oder als Tröpfchenauftrag mit Hilfe eines auf das oder die Towpreg-Bänder gerichteten Luftstroms. So kann der Auftrag und die Dosierung gut automatisiert werden.A simple and even application of the polymerization adhesive and/or the activator substance is preferably carried out by spraying or squirting or as a droplet application using an air stream directed at the Towpreg belt(s). This allows the application and dosing to be easily automated.

Um einen exakten Auftrag und eine bessere parallele Ausrichtung der Towpreg-Bänder zu ermöglichen, ist es von Vorteil den Anfang des zweiten Towpreg-Bandes vor dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffs an einer oder durch eine Haltevorrichtung zu fixieren. Als Haltevorrichtung kann beispielsweise ein Greifer, eine Vakuumplatte oder eine andere Halteplatte verwendet werden. So kann der Anfang des zweiten Towpreg-Bandes kontrolliert neben das noch gespannte Ende des ersten Towpreg-Bandes gebracht werden.In order to enable precise application and better parallel alignment of the Towpreg tapes, it is advantageous to fix the beginning of the second Towpreg tape to or using a holding device before applying the polymerization adhesive. A gripper, a vacuum plate or another holding plate can be used as a holding device, for example. In this way, the beginning of the second Towpreg tape can be brought in a controlled manner next to the still taut end of the first Towpreg tape.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das erste Towpreg-Band vor dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffes mittels eines Greifers aus seiner normalen Laufrichtung bei Betrieb seitlich ausgelenkt und dadurch in einen Bereich einer Klebstoffauftragseinheit gebracht wird. Beispielsweise kann das mit der Haltevorrichtung für den Anfang des zweiten Towpreg-Bandes kombiniert werden. Der Vorteil dieser Auslenkung ist, dass der Klebstoffauftrag stationär außerhalb des Laufbereichs der Towpreg-Bänder im normalen Betrieb angeordnet sein kann. Somit stören die Klebstoffauftragseinheit und die Anpressvorrichtung nicht. Eine Alternative wäre, dass diese Einheiten schwenkbar oder verfahrbar ausgeführt sind und nur für die Verbindung beim Spulenwechsel in die gewünschte Position gebracht werden.In a further advantageous embodiment, the first Towpreg belt is deflected sideways from its normal running direction during operation by means of a gripper before the polymerization adhesive is applied and is thereby brought into an area of an adhesive application unit. For example, this can be combined with the holding device for the start of the second Towpreg belt. The advantage of this deflection is that the adhesive application can be arranged stationary outside the running area of the Towpreg belts during normal operation. This means that the adhesive application unit and the pressing device do not interfere. An alternative would be for these units to be designed to be pivotable or movable and only brought into the desired position for the connection when changing the spool.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die relative Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Anfangs und des Endes zumindest nach dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffes zwischen 40% und 80%, bevorzugt zwischen 55% und 70% liegt. Die Luftfeuchtigkeit kann gemessen und/oder beispielsweise mithilfe von Wasseraufsprühen oder Dampf im gewünschten Bereich eingestellt oder gehalten werden. Gegebenenfalls kann auch eine Abschirmung oder Einhausung der Verbindungsstelle vorgesehen werden, um die Luftfeuchtigkeit einfacher einstellen zu können.A further improvement is achieved if the relative humidity in the area around the start and end is between 40% and 80%, preferably between 55% and 70%, at least after the polymerization adhesive has been applied. The humidity can be measured and/or adjusted or maintained in the desired range, for example by spraying water or steam. If necessary, the connection point can also be shielded or enclosed to make it easier to adjust the humidity.

Um die Qualität der gewickelten Bauteile noch weniger zu beeinflussen, kann das erste Towpreg-Band nach dem Zusammenpressen zwischen der ersten Spule und der Anpressvorrichtung durchtrennt werden. So wird dafür gesorgt, dass das Ende des ersten Towpreg-Bandes nach der Verbindungsstelle möglichst kurz ist und kein unkontrolliertes Einwickeln des ungespannten Towpreg-Bandrestes auftritt.In order to have even less impact on the quality of the wound components, the first Towpreg tape can be cut after pressing between the first coil and the pressing device. This ensures that the end of the first Towpreg tape after the connection point is as short as possible and that the untensioned Towpreg tape residue is not wound up in an uncontrolled manner.

Für die Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Wickelmaschine entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 10 erfüllt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den dazugehörigen Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße Ausführung der Wickelmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Wickelmaschine eine Verbindungsstation mit einer Klebstoffauftragseinheit und mit einer Anpressvorrichtung aufweist. In der Verbindungsstation kann beim Spulenwechsel das Ende eines ersten Towpreg-Bandes von einer ersten Spule mit dem Anfang eines zweiten Towpreg-Bandes von einer zweiten Spule zugfest verbunden werden. Wobei die Verbindungsstation so ausgeführt ist, dass der Anfang und das Ende im Wesentlichen parallel zueinander gebracht werden können, dass die Klebstoffauftragseinheit einen Polymerisationsklebstoff auf den Anfang und/oder auf das Ende auftragen kann, und dass die Anpressvorrichtung den Anfang und das Ende zusammenpressen kann.For the device, the task is accomplished by a winding machine according to the invention. accordingly fulfilled in the independent claim 10. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the associated subclaims. The design of the winding machine according to the invention is characterized in that the winding machine has a connecting station with an adhesive application unit and with a pressing device. In the connecting station, when changing the spool, the end of a first Towpreg tape from a first spool can be connected in a tensile manner to the beginning of a second Towpreg tape from a second spool. The connecting station is designed such that the beginning and the end can be brought essentially parallel to one another, that the adhesive application unit can apply a polymerization adhesive to the beginning and/or the end, and that the pressing device can press the beginning and the end together.

Weiter verbessert wird die Wickelmaschine, wenn eine weitere Auftragseinheit vorhanden ist zum Auftrag eines Aktivators, insbesondere von Aceton, auf den Anfang und/oder das Ende.The winding machine is further improved if an additional application unit is present for applying an activator, in particular acetone, to the beginning and/or the end.

Bevorzugt ist die Klebstoffauftragseinheit so ausgelegt, dass sie den Polymerisationsklebstoff als Flüssigkeit aufträgt, insbesondere aufspritzt oder aufsprüht oder als Tröpfchen mittels eines Luftstroms aufträgt.Preferably, the adhesive application unit is designed such that it applies the polymerization adhesive as a liquid, in particular by splashing or spraying it on or by applying it as droplets by means of an air stream.

Die Anpressvorrichtung ist umfasst bevorzugt eine Anpresswalze und/oder eine Anpressplatte. Damit kann eine kontrollierte Anpressung erfolgen, insbesondere kann mit einer Anpressplatte eine flächige Anpressung ermöglicht werden. Ausreichend ist gegebenenfalls auch eine punktuelle oder streifenförmige Anpressung.The pressing device preferably comprises a pressing roller and/or a pressing plate. This enables controlled pressing, in particular a pressing plate can be used to achieve a flat pressing. If necessary, a point-like or strip-like pressing is also sufficient.

Alternativ kann die Anpressung auch über Luftströme auf die Towpreg-Bänder erfolgen.Alternatively, the pressure can also be applied via air streams onto the Towpreg belts.

Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Sensoreinheit vorzusehen, die die korrekte Position des ersten und des zweiten Towpreg-Bandes in der Verbindungsstation erkennt. So kann kontrolliert und gewährleistet werden, dass Anfang und Ende im Wesentlichen parallel liegen.It is also advantageous to provide a sensor unit that detects the correct position of the first and second Towpreg belts in the connecting station. This makes it possible to check and ensure that the beginning and end are essentially parallel.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist eine Haltevorrichtung vorhanden, die dazu vorgesehen ist, den Anfang des zweiten Towpreg-Bandes zu fixieren, bevor der Auftrag des Polymerisationsklebstoffes erfolgt. So kann der Anfang in der passenden Position fixiert werden und im Wesentlichen parallel zum ersten Towpreg ausgerichtet werden.In a further preferred embodiment, a holding device is provided which is intended to fix the beginning of the second Towpreg tape before the polymerization adhesive is applied. In this way, the beginning can be fixed in the appropriate position and aligned essentially parallel to the first Towpreg.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Wickelmaschinen kann das entwickelte Verfahren zur Verbindung von Towpreg-Bändern beim Spulenwechsel optimal durchgeführt werden, so dass die Vorteile des Verfahrens voll genutzt werden können.Due to the design of the winding machines according to the invention, the developed method for joining Towpreg tapes during spool changes can be carried out optimally, so that the advantages of the method can be fully utilized.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

  • 1 Erfindungsgemäße Wickelmaschine mit Verbindungsstation zu Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • 2 Detaildarstellung zum erfindungsgemäßen Verfahren (Draufsicht)
  • 3 weitere Detaildarstellung zum erfindungsgemäßen Verfahren (Draufsicht)
  • 4a, b noch weitere Detaildarstellungen zum erfindungsgemäßen Verfahren (Seitenansicht)
  • 5 Detaildarstellung zum erfindungsgemäßen Verfahren (Rückansicht)
Further advantageous features of the invention are explained using exemplary embodiments with reference to the drawings. The features mentioned can not only be advantageously implemented in the combination shown, but can also be combined individually with one another. The figures show in detail:
  • 1 Winding machine according to the invention with connecting station for carrying out the method according to the invention
  • 2 Detailed representation of the method according to the invention (top view)
  • 3 Further detailed representation of the method according to the invention (top view)
  • 4a , b further detailed representations of the method according to the invention (side view)
  • 5 Detailed representation of the method according to the invention (rear view)

Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche beziehungsweise analoge Bauteile oder Komponenten. Die verschiedenen dargestellten und beschriebenen Merkmale der Ausführungsbeispiele können auch einzeln miteinander vorteilhaft kombinierte werden.The figures are described in more detail below. The same reference numbers denote the same or similar parts or components. The various features of the embodiments shown and described can also be advantageously combined with one another individually.

Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Wickelmaschine 1. Der Wickelkern 4 ist angetrieben und durch seine Rotation werden die Towpreg-Bänder 20 um den Wickelkern 4 gewickelt. Das Bauteil 9 aus faserverstärktem Kunststoff - beispielsweise ein Gastank oder ein Walzenmantel - wird durch das Wickeln verschiedener Lagen auf den Wickelkern 4 hergestellt.The 1 shows the winding machine 1 according to the invention. The winding core 4 is driven and its rotation causes the Towpreg tapes 20 to be wound around the winding core 4. The component 9 made of fiber-reinforced plastic - for example a gas tank or a roller shell - is produced by winding various layers onto the winding core 4.

Die Towpreg-Bänder 20,21 sind Faserbänder aus Rovings, die bereits mit Matrixmaterial imprägniert sind. Sie werden auf den Spulen 7 bereitgestellt. Das Fasermaterial sind bevorzugt Kohlenstofffasern, alternativ sind auch andere Materialien verwendbar wie beispielsweise Glasfasern oder Basaltfasern. Als Matrixmaterial werden Duromere eingesetzt, bevorzugt Epoxy-Harze.The Towpreg tapes 20, 21 are fiber tapes made of rovings that are already impregnated with matrix material. They are provided on the spools 7. The fiber material is preferably carbon fibers, alternatively other materials can also be used such as glass fibers or basalt fibers. Duromers are used as the matrix material, preferably epoxy resins.

Die Towpreg-Bänder 21 werden von den Spulen 7 abgezogen und über Umlenkrollen 5,6 zum Fadenauge 2 geführt. Das Fadenauge 2 umfasst wiederum Umlenkrollen 3 und führt die einzelnen Towpreg-Bänder 21 nebeneinander zusammen zum Towpreg-Band 20, das auf dem Wickelkern 4 abgelegt wird. Das Fadenauge 2 ist um seine Längsachse kippbar, so dass die Towpreg-Bänder 20 unter einem einstellbaren Winkel auf dem Wickelkern 4 abgelegt werden können.The Towpreg tapes 21 are pulled off the spools 7 and guided to the thread eye 2 via deflection rollers 5, 6. The thread eye 2 in turn comprises deflection rollers 3 and guides the individual Towpreg tapes 21 next to one another to form the Towpreg tape 20, which is laid down on the winding core 4. The thread eye 2 can be tilted about its longitudinal axis so that the Towpreg tapes 20 can be laid down on the winding core 4 at an adjustable angle.

Kurz bevor die jeweilige erste Spule 7 leer ist, muss die Maschine angehalten und jeweils eine zweite Spule (hier nicht extra dargestellt) bereitgestellt werden. Dann muss der Anfang des Towpreg-Bandes von der neuen zweiten Spule mit dem Ende des ersten Towpreg-Bandes 21 verbunden werden, so dass das Towpreg-Band von der zweiten Spule in die Wickelmaschine eingefädelt und die Produktion fortgesetzt werden kann.Shortly before the respective first spool 7 is empty, the machine must be stopped and a second spool (not shown separately here) must be provided. Then the beginning of the towpreg tape from the new second spool must be connected to the end of the first towpreg tape 21 so that the towpreg tape from the second spool can be threaded into the winding machine and production can continue.

Die erfindungsgemäße Wickelmaschine 1 ist so ausgeführt, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden von zwei Towpreg-Bändern umsetzen kann. Dazu umfasst sie für dieses Verbinden zumindest eine Verbindungsstation 10, die beim Spulenwechsel die zwei Towpregbänder miteinander verbinden kann. Die Verbindungsstation 10 weist eine Klebstoffauftragseinheit 11 und eine Anpresseinheit 13 auf. Bevorzugt umfasst sie auch eine weitere Auftragseinheit 12, um eine Aktivatorsubstanz aufzutragen, und eine Haltevorrichtung 14, um zumindest den Anfang des zweiten Towpreg-Bandes zu halten.The winding machine 1 according to the invention is designed in such a way that it can implement the method according to the invention for connecting two Towpreg tapes. For this purpose, it comprises at least one connecting station 10 for this connection, which can connect the two Towpreg tapes to one another when changing the spool. The connecting station 10 has an adhesive application unit 11 and a pressing unit 13. It preferably also comprises a further application unit 12 for applying an activator substance and a holding device 14 for holding at least the beginning of the second Towpreg tape.

2 zeigt in einer Detaildarstellung einen Ausschnitt zur Verdeutlichung einer Variante des Verfahrens zum Verbinden von zwei Towpreg-Bändern. 2 shows a detailed view of a section to illustrate a variant of the method for joining two Towpreg tapes.

Sobald die Spule 7 fast leer ist, wird die Produktion unterbrochen und der Anfang 24 des zweiten Towpreg-Bandes 22 wird von der zweiten Spule 8 abgewickelt. Dann werden das Ende 23 des ersten Towpreg-Bandes 21 im Wesentlichen parallel zum Anfang 24 des zweiten (neuen) Towpreg-Bandes 22 gebracht. In der Darstellung sind sie wegen der Übersichtlichkeit nebeneinander gezeichnet, sie sind bevorzugt aber besser übereinander angeordnet, so dass sie flächig miteinander verbunden werden können. Bevorzugt wird zumindest der Anfang 24, gegebenenfalls auch das Ende 23, von der Haltevorrichtung 14 in Position gehalten. Um die richtige Position von Anfang 24 und/oder Ende 24 zu erfassen, kann optional eine Sensoreinheit vorhanden sein. Insbesondere für die Automatisierung des Verfahrens und eine entsprechende Qualitätskontrolle ist das von Vorteil.As soon as the spool 7 is almost empty, production is interrupted and the start 24 of the second Towpreg tape 22 is unwound from the second spool 8. Then the end 23 of the first Towpreg tape 21 is brought essentially parallel to the start 24 of the second (new) Towpreg tape 22. In the illustration they are drawn next to each other for clarity, but they are preferably arranged one above the other so that they can be connected to each other flat. Preferably at least the start 24, and possibly also the end 23, is held in position by the holding device 14. In order to detect the correct position of the start 24 and/or end 24, a sensor unit can optionally be present. This is advantageous in particular for the automation of the process and corresponding quality control.

Dann wird von der Klebstoffauftragseinrichtung 11 der Polymerisationsklebstoff, bevorzugt in Form eines Cyanacrylat-Klebstoffes auf den Anfang 24 und/oder das Ende 23 aufgebracht. Der Auftrag erfolgt bevorzugt in flüssiger Form, beispielsweise als Tröpfchen aufgesprüht oder aufgespritzt. Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens kann zusätzlich eine Aktivatorsubstanz, bevorzugt beispielsweise Azeton, mit Hilfe einer weiteren Auftragseinheit 12 auf den Anfang 24 und/oder auf das Ende 23 aufgetragen werden. Dadurch wird beim Kontakt der Polymerisationsprozess schneller gestartet beziehungsweise beschleunigt, indem sogenannte Carbionen entstehen.The polymerization adhesive, preferably in the form of a cyanoacrylate adhesive, is then applied to the beginning 24 and/or the end 23 by the adhesive application device 11. The application is preferably carried out in liquid form, for example sprayed or squirted on as droplets. To further improve the process, an activator substance, preferably acetone, for example, can also be applied to the beginning 24 and/or the end 23 using a further application unit 12. This means that the polymerization process is started more quickly or accelerated upon contact by creating so-called carbides.

Die Anpressvorrichtung 13 drückt dann den Anfang 24 und das Ende 23 zusammen. Es ist von Vorteil, wenn die Anpressung mindestens 3 Sekunden, bevorzugt mindestens 10 Sekunden aufrechterhalten wird. Die Anpressung muss dabei nicht besonders stark sein. Nach dieser Anpressung ist die Verbindung zwischen den beiden Towpreg-Bändern 21,22 ausreichend zugfest, um die Produktion fortzusetzen, wobei das zweite Towpreg 22 von der zweiten Spule 8 in die Wickelmaschine eingefädelt wird. Zudem hat die Verbindungsstelle eine nur wenig größere Dicke im Vergleich zum einfachen Towpreg-Band und ist so flexibel, dass sie im Bauteil 9 mit eingewickelt werden kann, ohne Qualitätsstörungen zu verursachen.The pressing device 13 then presses the beginning 24 and the end 23 together. It is advantageous if the pressing is maintained for at least 3 seconds, preferably at least 10 seconds. The pressing does not have to be particularly strong. After this pressing, the connection between the two Towpreg tapes 21, 22 has sufficient tensile strength to continue production, with the second Towpreg 22 being threaded from the second spool 8 into the winding machine. In addition, the connection point is only slightly thicker than the single Towpreg tape and is so flexible that it can be wound into the component 9 without causing quality problems.

Um Störungen durch einen zu langen Restbändel des ersten Towpreg-Bandes 21 zu vermeiden, wird vorteilhafterweise das erste Towpreg-Band 21 zwischen der ersten Spule 7 und der Anpressvorrichtung 13 getrennt, zum Beispiel an der gezeigten Trennstelle 17. So wird nur ein kurzer Restbändel vom ersten Towpreg-Band 21 mit eingewickelt.In order to avoid disruptions caused by a residual strip of the first Towpreg strip 21 that is too long, the first Towpreg strip 21 is advantageously cut between the first spool 7 and the pressing device 13, for example at the cutting point 17 shown. In this way, only a short residual strip of the first Towpreg strip 21 is wound up.

In 3 ist eine weitere Variante schematisch dargestellt. Hier sind der oder die Greifer 15 vorhanden, die das ersten Towpreg-Band 21 so aus seiner normalen Laufrichtung 25 bei Betrieb auslenken, dass das Towpreg-Band 21 in den Bereich der Verbindungsstation 10 gebracht wird. Das hat den Vorteil, dass die Verbindungsstation 10 außerhalb der normalen Laufrichtung stationär positioniert sein kann und so im normalen Betrieb nicht stört. Die Greifer 15 können dabei Teil der Haltevorrichtung 14 sein oder separat an oder neben der Verbindungsstation 10 vorgesehen sein.In 3 Another variant is shown schematically. Here, the gripper(s) 15 are present, which deflect the first Towpreg belt 21 from its normal running direction 25 during operation so that the Towpreg belt 21 is brought into the area of the connecting station 10. This has the advantage that the connecting station 10 can be positioned stationary outside the normal running direction and thus does not interfere with normal operation. The grippers 15 can be part of the holding device 14 or can be provided separately on or next to the connecting station 10.

In der Seitenansicht der Verbindungsstation 10 in 4a,b ist eine Ausführungsvariante für die Haltevorrichtung 14 und die Anpressvorrichtung 13 verdeutlicht, in der diese beiden Komponenten kombiniert ausgeführt sind. Zudem wird veranschaulicht, wie mehrere aufeinander folgende Spulenwechsel einfach und effizient ausgeführt werden können.In the side view of the connection station 10 in 4a ,b shows a variant of the holding device 14 and the pressing device 13 in which these two components are combined. It also shows how several consecutive coil changes can be carried out easily and efficiently.

Zunächst ist der erste Spulenwechsel in 4a dargestellt. Die obere Spule ist die erste Spule 7, die fast leer ist. Der Anfang 24 des zweiten Towpreg-Bandes 22 von der zweiten Spule 8, die voll ist, wird eingefädelt und von der unteren Haltevorrichtung 14 gehalten. Nach dem Auftrag des Polymerklebstoffes und gegebenenfalls der Aktivatorsubstanz werden Anfang 24 und Ende 23 von der Anpressvorrichtung 13 zusammengedrückt und kurze Zeit gehalten. Dazu wird zumindest eine der gezeigten Platten verfahren oder es werden beide Platten verfahren.First, the first bobbin change in 4a The upper reel is the first reel 7, which is almost empty. The beginning 24 of the second Towpreg tape 22 from the second reel 8, which is full, is threaded through and held by the lower holding device 14. After the application of the polymer adhesive and, if necessary, the activator substance, the beginning 24 and end 23 are pressed together by the pressing device 13 and held for a short time. For this purpose, at least one of the shown plates are moved or both plates are moved.

Dann wird das erste Towpreg-Band 21 zwischen der ersten Spule 7 und der Anpressvorrichtung 13 getrennt (Trennstelle 17) und die Produktion kann fortgesetzt werden.Then the first Towpreg tape 21 is separated between the first reel 7 and the pressing device 13 (separation point 17) and production can continue.

In 4b ist ein weiterer nachfolgender Spulenwechsel veranschaulicht, wenn nun die unter Spule fast leer ist. Dann ist die untere Spule die erste Spule 7 im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die obere Spule ist die zweite Spule 8, die voll ist und das zweite Towpreg-Band 22 bereitstellt. Der Anfang 24 wird eingefädelt und von der oberen Haltevorrichtung 14 in Position gehalten. Danach wird das Verfahren zum Verbinden wie oben beschrieben durchgeführt.In 4b 1 shows a further subsequent spool change when the lower spool is now almost empty. The lower spool is then the first spool 7 in the sense of the method according to the invention. The upper spool is the second spool 8, which is full and provides the second towpreg band 22. The start 24 is threaded and held in position by the upper holding device 14. The method for joining is then carried out as described above.

Generell gilt, dass alternativ zu den gezeigten Anpressvorrichtungen 13, die eine oder mehrere Anpressplatten vorsehen, die Anpressvorrichtung auch anders gestaltet sein kann. So kann die Anpressvorrichtung 13 beispielsweise mit einer Anpresswalze, die gegen eine Platte oder eine Haltevorrichtung drückt und die über die Verbindungsstelle gerollt wird, ausgeführt sein. In einer anderen Ausführung kann die Anpressvorrichtung 13 mit Luftdruck arbeiten, so dass der Anfang 24 und das Ende 23 mit Hilfe von Luftströmen aneinandergedrückt werden.In general, as an alternative to the pressing devices 13 shown, which provide one or more pressing plates, the pressing device can also be designed differently. For example, the pressing device 13 can be designed with a pressing roller that presses against a plate or a holding device and is rolled over the connection point. In another design, the pressing device 13 can work with air pressure, so that the beginning 24 and the end 23 are pressed together with the help of air streams.

5 zeigt einen Detailausschnitt mit der Verbindungsstation 10 in Rückansicht zur Veranschaulichung des Klebstoffauftrags. Der Anfang 24 und das Ende 23 werden im Wesentlichen parallel zueinander gebracht. Dann wird von der Klebstoffauftragseinheit 11 der Polymerklebstoff beispielsweise mit einem Luftstrom auf den Anfang 24 und/oder das Ende 23 aufgesprüht. Zeitlich versetzt oder gleichzeitig kann durch die weitere Auftragseinheit 12, die gegebenenfalls auch als eine gemeinsame Auftragseinheit mit der Klebstoffauftragseinheit 11 ausgebildet sein kann, die Aktivatorsubstanz aufgesprüht. Zur Verbesserung des Auftrags kann dieser in einer Art Kammer oder mit einer Abschirmung erfolgen, die hier nicht extra dargestellt sind. 5 shows a detail with the connection station 10 in rear view to illustrate the application of the adhesive. The beginning 24 and the end 23 are brought essentially parallel to each other. The polymer adhesive is then sprayed onto the beginning 24 and/or the end 23 by the adhesive application unit 11, for example with an air stream. The activator substance can be sprayed on at a different time or at the same time by the additional application unit 12, which can optionally also be designed as a joint application unit with the adhesive application unit 11. To improve the application, this can take place in a type of chamber or with a shield, which are not separately shown here.

Anschließend drückt die Anpressvorrichtung 13 das Ende 23 und den Anfang 24 zusammen. Und das Verfahren wird wie oben beschrieben fortgesetzt.The pressing device 13 then presses the end 23 and the beginning 24 together. And the process is continued as described above.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
WickelmaschineWinding machine
22
FadenaugeThread eye
33
UmlenkrollenPulleys
44
WickelkernWinding core
55
UmlenkrollenPulleys
66
UmlenkrollenPulleys
77
erste Spulefirst coil
88th
zweite Spulesecond coil
99
BauteilComponent
1010
VerbindungsstationConnection station
1111
KlebstoffauftragseinheitAdhesive application unit
1212
weitere Auftragseinheitadditional order unit
1313
AnpressvorrichtungPressing device
1414
HaltevorrichtungHolding device
1515
GreiferGripper
1616
SensoreinheitSensor unit
1717
Trennstelle Separation point
2020
Towpreg-BänderTowpreg tapes
2121
erstes Towpreg-Bandfirst Towpreg volume
2222
zweites Towpreg-Bandsecond Towpreg volume
2323
Ende des ersten Towpreg-BandesEnd of the first Towpreg volume
2424
Anfang des zweiten Towpreg-BandesBeginning of the second Towpreg volume
2525
Towpreg-Laufrichtung bei BetriebTowpreg running direction during operation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102016122522 A1 [0003]DE 102016122522 A1 [0003]
  • WO 2022136812 A1 [0003]WO 2022136812 A1 [0003]
  • DE 102022104803 A1 [0007]DE 102022104803 A1 [0007]

Claims (15)

Verfahren zum Verbinden von zwei Towpreg-Bändern (21,22) bei einem Spulenwechsel in einer Wickelmaschine (1) zum Herstellen eines Bauteils (9) aus faserverstärktem Kunststoff durch Wickeln von Towpreg-Bändern um einen Wickelkern (4), wobei die Towpreg-Bänder (21,22) Faserbänder aus Endlosfasern sind, die bereits mit Matrixmaterial imprägniert auf Spulen (7,8) bereitgestellt werden, und wobei das Ende (23) eines ersten Towpreg-Bandes (21) von einer ersten Spule (7) mit dem Anfang (24) eines zweiten Towpreg-Bandes (22) von einer zweiten Spule (8) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfang (24) und das Ende (23) im Wesentlichen parallel zueinander gebracht werden, dass mit einer Klebstoffauftragseinheit (11) ein Polymerisationsklebstoff auf den Anfang (24) und/oder auf das Ende (23) aufgetragen wird, und dass eine Anpressvorrichtung (13) den Anfang (24) und das Ende (23) zusammenpressen, wodurch die beiden Towpreg-Bänder (21,22) zugfest miteinander verbunden werden.Method for connecting two Towpreg tapes (21, 22) during a spool change in a winding machine (1) for producing a component (9) made of fiber-reinforced plastic by winding Towpreg tapes around a winding core (4), wherein the Towpreg tapes (21, 22) are fiber tapes made of continuous fibers which are already impregnated with matrix material and are provided on spools (7, 8), and wherein the end (23) of a first Towpreg tape (21) from a first spool (7) is connected to the beginning (24) of a second Towpreg tape (22) from a second spool (8), characterized in that the beginning (24) and the end (23) are brought substantially parallel to one another, that a polymerization adhesive is applied to the beginning (24) and/or to the end (23) using an adhesive application unit (11), and that a pressing device (13) presses the beginning (24) and the end (23) together, whereby the two Towpreg bands (21,22) are connected to each other in a tension-resistant manner. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerisationsklebstoff ein Cyanacrylat-Klebstoff ist.Procedure according to Claim 1 characterized in that the polymerization adhesive is a cyanoacrylate adhesive. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Polymerisationsklebstoff eine Aktivatorsubstanz, insbesondere Aceton, auf den Anfang (24) und/oder das Ende (23) aufgetragen wird.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 characterized in that in addition to the polymerization adhesive, an activator substance, in particular acetone, is applied to the beginning (24) and/or the end (23). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Anfang (24) und das Ende (23) nach dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffs mindestens 3 Sekunden, bevorzugt mindestens 10 Sekunden zusammengepresst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the beginning (24) and the end (23) are pressed together for at least 3 seconds, preferably at least 10 seconds, after the application of the polymerization adhesive. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag des Polymerisationsklebstoff und/oder der Aktivatorsubstanz durch Aufsprühen oder Aufspritzen oder als Tröpfchenauftrag mit Hilfe eines auf das oder die Towpreg-Bänder (21,22) gerichteten Luftstroms erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the application of the polymerization adhesive and/or the activator substance is carried out by spraying or squirting or as a droplet application with the aid of an air stream directed onto the Towpreg tape(s) (21, 22). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Anfang (24) des zweiten Towpreg-Bandes vor dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffs an einer oder durch eine Haltevorrichtung (14) fixiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the beginning (24) of the second Towpreg tape is fixed to or by a holding device (14) before the application of the polymerization adhesive. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Towpreg-Band (21) vor dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffes mittels eines Greifers aus seiner normalen Laufrichtung (25) bei Betrieb seitlich ausgelenkt und dadurch in einen Bereich der Klebstoffauftragseinheit (11) gebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first Towpreg belt (21) is deflected laterally from its normal running direction (25) during operation by means of a gripper before the application of the polymerization adhesive and is thereby brought into an area of the adhesive application unit (11). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die relative Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Anfangs (24) und des Endes (23) zumindest nach dem Auftrag des Polymerisationsklebstoffes zwischen 40% und 80%, bevorzugt zwischen 55% und 70% liegt, insbesondere gehalten oder eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative humidity in the vicinity of the beginning (24) and the end (23) is, in particular maintained or adjusted, between 40% and 80%, preferably between 55% and 70%, at least after the application of the polymerization adhesive. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Towpreg-Band (21) nach dem Zusammenpressen von Anfang (24) und Ende (23) zwischen der ersten Spule (7) und der Anpressvorrichtung (13) durchtrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first Towpreg band (21) is severed after the beginning (24) and the end (23) have been pressed together between the first coil (7) and the pressing device (13). Wickelmaschine (1) zum Herstellen eines Bauteils (9) aus faserverstärktem Kunststoff durch Wickeln von Towpreg-Bändern auf einen Wickelkern (4), wobei die Towpreg-Bänder (21,22) Faserbänder aus Endlosfasern sind, die bereits mit Matrixmaterial imprägniert auf Spulen (7,8) bereitgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelmaschine (1) eine Verbindungsstation (10) mit einer Klebstoffauftragseinheit (11) und mit einer Anpressvorrichtung (13) aufweist, in der beim Spulenwechsel das Ende (23) eines ersten Towpreg-Bandes (21) von einer ersten Spule (7) mit dem Anfang (24) eines zweiten Towpreg-Bandes (22) von einer zweiten Spule (8) zugfest verbunden werden kann, wobei die Verbindungsstation (10) so ausgeführt ist, dass der Anfang (24) und das Ende (23) im Wesentlichen parallel zueinander gebracht werden können, dass die Klebstoffauftragseinheit (11) einen Polymerisationsklebstoff auf den Anfang (24) und/oder auf das Ende (23) auftragen kann, und dass die Anpressvorrichtung (13) den Anfang (24) und das Ende (23) zusammenpressen kann.Winding machine (1) for producing a component (9) made of fiber-reinforced plastic by winding Towpreg tapes onto a winding core (4), wherein the Towpreg tapes (21, 22) are fiber tapes made of continuous fibers which are already impregnated with matrix material and are provided on spools (7, 8), characterized in that the winding machine (1) has a connecting station (10) with an adhesive application unit (11) and with a pressing device (13) in which, when changing spools, the end (23) of a first Towpreg tape (21) from a first spool (7) can be connected in a tensile manner to the beginning (24) of a second Towpreg tape (22) from a second spool (8), wherein the connecting station (10) is designed such that the beginning (24) and the end (23) can be brought substantially parallel to one another, such that the adhesive application unit (11) applies a polymerization adhesive to the beginning (24) and/or to the end (23), and that the pressing device (13) can press the beginning (24) and the end (23) together. Wickelmaschine (1) nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Auftragseinheit (12) vorhanden ist zum Auftrag eines Aktivators, insbesondere von Aceton, auf den Anfang (24) und/oder das Ende (23).Winding machine (1) to Claim 10 characterized in that a further application unit (12) is present for applying an activator, in particular acetone, to the beginning (24) and/or the end (23). Wickelmaschine (1) nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffauftragseinheit (11) so ausgelegt ist, dass sie den Polymerisationsklebstoff als Flüssigkeit aufträgt, insbesondere aufspritzt oder aufsprüht oder als Tröpfchen mittels eines Luftstroms aufträgt.Winding machine (1) to Claim 10 or 11 characterized in that the adhesive application unit (11) is designed such that it applies the polymerization adhesive as a liquid, in particular by splashing or spraying it on or by applying it as droplets by means of an air stream. Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (13) eine Anpresswalze und/oder eine Anpressplatte umfasst.Winding machine (1) according to one of the Claims 10 until 12 characterized in that the pressing device (13) comprises a pressing roller and/or a pressing plate. Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (16) vorhanden ist, die die korrekte Position des ersten und des zweiten Towpreg-Bandes (21,22) in der Verbindungsstation (10) erkennt.Winding machine (1) according to one of the Claims 10 until 13 characterized in that a sensor unit (16) is present which detects the correct position of the first and second towpreg belts (21,22) in the connecting station (10). Wickelmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (13) vorhanden ist, die dazu vorgesehen ist, den Anfang (24) des zweiten Towpreg-Bandes zu fixieren, bevor der Auftrag des Polymerisationsklebstoffes erfolgt.Winding machine (1) according to one of the Claims 10 until 14 characterized in that a holding device (13) is provided which is intended to fix the beginning (24) of the second Towpreg tape before the application of the polymerization adhesive takes place.
DE102023101604.0A 2023-01-24 2023-01-24 Method for connecting towpregs and winding machine with connection station Pending DE102023101604A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023101604.0A DE102023101604A1 (en) 2023-01-24 2023-01-24 Method for connecting towpregs and winding machine with connection station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023101604.0A DE102023101604A1 (en) 2023-01-24 2023-01-24 Method for connecting towpregs and winding machine with connection station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023101604A1 true DE102023101604A1 (en) 2024-07-25

Family

ID=91760110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023101604.0A Pending DE102023101604A1 (en) 2023-01-24 2023-01-24 Method for connecting towpregs and winding machine with connection station

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023101604A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016122522A1 (en) 2016-11-22 2018-05-24 Mt Aerospace Ag Thread eye of a winding machine, a method for producing the thread eye and its use
WO2022136812A1 (en) 2020-12-24 2022-06-30 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Depositing head for a filament winding facility
DE102022104803A1 (en) 2022-03-01 2022-12-22 Voith Patent Gmbh Method and device for connecting towpreg coils

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016122522A1 (en) 2016-11-22 2018-05-24 Mt Aerospace Ag Thread eye of a winding machine, a method for producing the thread eye and its use
WO2022136812A1 (en) 2020-12-24 2022-06-30 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Depositing head for a filament winding facility
DE102022104803A1 (en) 2022-03-01 2022-12-22 Voith Patent Gmbh Method and device for connecting towpreg coils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2138615B1 (en) Method for producing a multi-axial fibre clutch, unidirectional fibre layers and method for its production, multi-axial fibre clutch and composite part with a matrix
EP2102400B1 (en) Method for the continuous production of a multiaxial contexture web
DE2456109C3 (en) Process for the production of a scrim from parallel flocks of intersecting threads, yarns or the like
EP3211127B1 (en) Coiling machine for coiling cotton strips into cotton coils
DE4408637C2 (en) Method for producing a body reinforced with a fiber composite material
EP2181217B1 (en) Method and apparatus for the continuous production of a multiaxial laid scrim web
EP3738753B1 (en) Method and device for producing hybrid fibre bundle
DE2101756B2 (en) Process for the impregnation of carbon fibers and device for this
EP0072453B1 (en) Process and device for the manufacture of a laid sheet
DE2105955A1 (en) Method and device for the production of hollow bodies from Reak tion resins which are reinforced with fibers
DE3109365A1 (en) Device for winding components from fibre-reinforced materials
DE102023101604A1 (en) Method for connecting towpregs and winding machine with connection station
EP0618163A2 (en) Web cutting and attaching device in winders
EP1772556A1 (en) Method and device for transferring a fibrous web
DE102014106460A1 (en) textile machine
DE2314889A1 (en) Tyre cord preparation process - has cutting blade to sever wefts from a woven leaving warps
DE2507675C3 (en) Process for the impregnation of carbon fiber strands and tapes
EP2009164A2 (en) Method to attach a dry web of fibres with a dry bundle of fibres
DE102019112554B4 (en) Method and device for the continuous processing of several rovings
EP0030264B1 (en) Method of impregnating rovings and slivers
WO2018234000A1 (en) Method for producing a fiber-composite component
AT227928B (en) Device for the continuous production of plastic pipes
DE2449571A1 (en) METHOD AND EQUIPMENT FOR MANUFACTURING COMPOSITE YARNS
DE2359590C3 (en) Apparatus for producing a composite spun staple fiber yarn
DE1933588C3 (en) Process for the production of coated fiberglass materials

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified