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Die Erfindung betrifft Vorrichtungen
und Verfahren zur Erzeugung eines Fasermaterials bzw. Faserverbundmaterials
sowie ein hiermit hergestelltes Fasermaterial bzw. Faserverbundmaterial.
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Fasermaterialien enthalten verhältnismäßig kurze,
irregulär
liegende Einzelfasern, die miteinander verbunden sind. Sie können durch
das Kardieren von Fasern beziehungsweise Fasermischungen zu einem
Faserflor erzeugt werden, wobei der Faserflor z.B. durch vielfache Übereinanderschichtung
(Kreuzlegung) oder durch ein rotierendes oder vibrierendes Stauchverfahren
eine Volumigkeit erhalten kann ("Volumenvlies"). Anschließend wird
der umorientierte Faserflor entweder durch thermische Aktivierung einer
zugemischten, niedrig schmelzenden Faserkomponente oder durch den
Eintrag sogenannter Bindemittel fixiert. Nachteilig bei den bekannten
Herstellungsverfahren ist die relativ geringe Produktionsleistung,
die eingeschränkte
Variabilität
der Faserorientierung und die auf die Möglichkeit der Fasermischung
beschränkte
Verwendung unterschiedlicher Vorlagematerialien. Hinsichtlich der
Herstellung von Faserverbundmaterialien (d.h. Fasermaterialien,
die als weiteren Bestandteil einen "Verbundpartner" enthalten) ist nur die Vorlage eines
Verbundpart ners bekannt, z.B. die Kaschierung einer textilen Warenbahn oder
die Einnadelung von sog. Unterware oder von Schäumen.
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Des Weiteren sind Verfahren zur Herstellung eines
Volumenvlieses bekannt, bei denen aus einem gelochten Düsenbalken
Fasern extrudiert, mit Luft "abgezogen" und verstreckt werden.
Der extrudierte Faserflor wird auf ein Siebband abgelegt, wobei
dessen Abzugsgeschwindigkeit die Voluminösität beziehungsweise das Gewicht
des resultierenden Vlieses bestimmt. Nachteilig hieran sind jedoch
die Beschränkung
auf thermoplastische Rohstoffe, die relativ geringe Materialausbringung
und der hohe Energieaufwand.
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Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, Mittel zur Herstellung von Faserverbundmaterialien
wie z.B. Volumenvliesen bereitzustellen, welche eine hohe Flexibilität hinsichtlich
der Materialwahl, der Faserorientierung und der Kenndicken-Gewichts-Verhältnisse
ermöglichen
und darüber
hinaus durch einen hohen Materialdurchsatz eine kostengünstige Produktion
erlauben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 4, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11
sowie Faserverbundmaterialien mit den Merkmalen der Ansprüche 12 und
13 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Faserverbundmaterials,
welche ein Transportband bzw. eine Transporteinrichtung enthält, auf
dem eine Bahn des Faserverbundmaterials erzeugt wird. In der Laufrichtung
dieses Transportbandes sind die folgenden Komponenten hintereinander
angeordnet:
- a) Ein erstes Krempelsystem zur
Auftragung einer ersten Schicht eines ersten Fasermaterials auf das
Transportband. Krempelsysteme sind bekannt und dienen der Auflösung von
Fasern in Wirrlage (Flocken), der Faserparallelisierung (Kardieren),
dem Ausscheiden von Verunreinigungen und der Herstellung eines Faserflors
bzw. einer Faserbahn.
- b) Eine Auftragungseinrichtung zur Auftragung einer zweiten
Schicht aus einem Füllstoff
auf die vorstehend genannte erste Schicht des ersten Fasermaterials.
- c) Ein zweites Krempelsystem zur Auftragung einer dritten Schicht
eines zweiten Fasermaterials (das gegebenenfalls mit dem ersten
Fasermaterial identisch sein kann) auf die vorstehend genannte zweite
Schicht des Füllstoffes.
- d) Eine Faltvorrichtung zur Erzeugung von Falten in dem auf
dem Transportband befindlichen Material. Durch die Faltenbildung
kann das Volumen des Materials nach Bedarf erhöht werden.
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Mit einer derartigen Vorrichtung
ist es möglich,
ein mehrschichtiges Faserverbundmaterial herzustellen, welches im
Inneren mindestens eine Füllschicht
enthält.
Der Füllstoff
dieser Schicht kann dabei je nach der gewünschten Verwendung des Faserverbundmaterials
optimal ausgewählt
werden, da er nach außen
hin in den Schichten des Fasermaterials eingebettet ist. Insbesondere
kann es sich bei dem Füllstoff
um ein sowohl unter ökologischen
als auch ökonomischen
Gesichtspunkten vorteilhaftes Recyclat handeln.
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Die Auftragseinrichtung für den Füllstoff
enthält
bei einer speziellen Ausgestaltung der Vorrichtung einen Füllstoffspeiser
und/oder einen Extrusor. Der Extrusor kann dabei eine sich über die
Breite der Materialbahn erstreckende Breitschlitzdüse aufweisen.
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Die beschriebene Anordnung lässt sich
modulartig durch verschiedene Vorrichtungen, die in der Laufrichtung
des Transportbandes hinter dem zweiten Krempelsystem angeordnet
sind, weiterbilden. Zu den einsetzbaren Vorrichtungen gehören dabei insbesondere;
- – Mindestens
eine weitere Auftragseinrichtung für einen weiteren Füllstoff
sowie mindestens ein weiteres Krempelsystem. Durch die Anreihung
weiterer Auftragseinrichtungen und Krempelsysteme kann der Schichtaufbau
des resultierenden Faserverbundmaterials in quasi beliebiger Weise
und mit beliebig vielen Schichten fortgesetzt werden.
- – Eine
Nadelmaschine, welche durch Einstoßen von Nadeln in das auf dem
Transportband befindliche Fasermaterial für eine Verhakung der Fasern und
der Schichten untereinander sorgt.
- – Ein
Kreuzleger zur Ausrichtung eines Faserflors.
- – Eine
Fixiervorrichtung zur internen Bindung der Fasern eines auf dem
Transportband befindlichen Fasermaterials. Typischerweise enthält die Fixiervorrichtung
eine Heizung, um schmelzbare Faseranteile zum Schmelzen zu bringen.
- – Eine
Kaschiervorrichtung, mit welcher gegebenenfalls weitere Materialien
wie z.B. eine Textiloberfläche
auf das Faserverbundmaterial kaschiert werden können.
- – Eine
Vorrichtung zur Längsbesäumung des
Faserverbundmaterials.
- – Eine
Vorrichtung zum Aufwickeln des fertigen Faserverbundmaterials.
- – Eine
Schneidvorrichtung zur Durchtrennung des Faserverbundmaterials in
gewünschte
Stückgrößen.
- – Eine
Verpackungsvorrichtung zur Verpackung des konfektionierten Faserverbundmaterials
für den
Transport.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft
die Erfindung eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung eines Fasermaterials,
wobei die Gestaltungsmerkmale dieser zweiten Vorrichtung insbesondere
mit einer Vorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung kombiniert werden können. Die zweite Vorrichtung enthält die folgenden
Komponenten:
- a) Eine Zufuhreinrichtung zur
Bereitstellung einer Fasern enthaltenden Materialbahn. Diese Materialbahn
kann insbesondere mit einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
auf einem Transportband abgelegt worden sein.
- b) Eine Faltvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die vorstehend
genannte Materialbahn wellenförmig
in Querfalten zu legen, die sich quer zur Materialbahn erstrecken.
Hinsichtlich der Definitionen der Faltenerstreckung, der Faltenebene
sowie der Richtungsangaben "quer", "longitudinal" und "transversal" in Bezug auf eine
Materialbahn wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
- c) Eine Fixiervorrichtung zur internen Bindung der Fasern der
gefalteten Materialbahn.
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Charakteristisch für die vorstehend
erläuterte
Vorrichtung ist der Einsatz einer Faltvorrichtung, durch welche
eine anfangs glatte Materialbahn in Querfalten gelegt werden kann.
Die Höhe
der Falten entspricht dabei der Dicke der resultierenden gefalteten
Materialbahn und damit der Dicke des mit der Vorrichtung hergestellten
Fasermaterials. Durch die Faltvorrichtung ist es somit möglich, aus
einer Materialbahn vorgegebener Dicke als Ausgangsprodukt ein Faser(verbund)material
wie z.B. ein Volumenvlies mit sehr viel größerer, einstellbarer Dicke
herzustellen.
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Für
die Ausgestaltung der Faltvorrichtung gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Gemäß einer ersten
Ausführungsform
enthält
die Faltvorrichtung mindestens zwei Auslenkwerkzeuge, welche sich
auf verschiedenen Seiten der Materialbahn (Oberseite/Unterseite)
befinden und die dazu eingerichtet sind, durch eine oszillierende
Auslenkung der Materialbahn in transversaler Richtung die gewünschten Querfalten
in der Materialbahn zu erzeugen. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung
ist, dass bei der Bewegung der Materialbahn in Transversalrichtung
jeweils eines der Auslenkwerkzeuge die Führung der Materialbahn übernimmt,
während
das andere Auslenkwerkzeug den bereits gefalteten Teil der Materialbahn
festhalten kann, so dass sich die zuletzt gebildeten Falten nicht
wieder auflösen.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung sind die Auslenkwerkzeuge jeweils mit einem Aktua tor
verbunden, der eine programmierbare Bewegung des Auslenkwerkzeuges
transversal und vorzugsweise auch longitudinal zur Materialbahn
ermöglicht.
In diesem Falle wird eine besonders hohe Flexibilität erreicht,
da sich die Höhe
und Regelmäßigkeit
der Falten durch Vorgabe eines entsprechenden Programms beliebig
einstellen lassen. Durch die Möglichkeit,
sich in Longitudinalrichtung der Materialbahn zu bewegen, können die Auslenkwerkzeuge
so gesteuert werden, dass sie möglichst
geringe Spannungen in der Materialbahn erzeugen und eine optimale
Faltenbildung stattfinden kann.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
einer Faltvorrichtung mit Auslenkwerkzeugen sind diejenigen Auslenkwerkzeuge,
die sich auf derselben Seite der Materialbahn befinden, jeweils
an einem Planetenrad eines Planetengetriebes angeordnet, wobei sich
die Achsen des Planetengetriebes quer zur Materialbahn erstrecken.
Ein Planetengetriebe weist ein zentrales Sonnen(zahn)rad auf, auf
dessen Umfang Planeten(zahn)räder,
die auf einem Planetenträger
gelagert sind, abrollen können.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der beteiligten Räder beziehungsweise
eine entsprechende Abstimmung der Drehgeschwindigkeiten kann mit
einem solchen Planetengetriebe erreicht werden, dass die gemeinsame
Drehung der Planetenräder
zusammen mit ihrem Planetenträger
durch eine Eigenrotation der Planetenräder um ihre eigene Achse derart
kompensiert wird, dass die Planetenräder stets dieselbe Orientierung
im Raum behalten. Dies garantiert, dass die an den Planetenrädern angebrachten
Auslenkwerkzeuge stets in einer bestimmten Richtung (vorzugsweise
transversal) zur Materialbahn stehen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
der Faltvorrichtung weist diese mindestens zwei Walzen auf, die
auf verschiedenen Seiten und jeweils mit ihren Achsen quer zur Material bahn
angeordnet sind und die gemeinsam transversal zur Materialbahn verschwenkt
werden können.
Die Materialbahn wird somit zwischen den beiden Walzen geführt und
muss auch deren Schwenkbewegung folgen, wodurch die gewünschten
Falten in der Materialbahn erzeugt werden.
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Die Faltvorrichtung kann optional
durch die Nachordnung einer Faltenführungsvorrichtung erweitert
werden, wobei Letztere Führungsarme
aufweist, die in die zuvor erzeugten Falten eingreifen und abschnittsweise
parallel zur Materialbahn mitbewegt werden. Durch die Faltenführungsvorrichtung
und die Führungsarme
werden somit die von der Faltvorrichtung erzeugten Querfalten in
der Materialbahn stabilisiert und ein Stück weit in Bewegungsrichtung
der Materialbahn begleitet. Hierdurch wird verhindert, dass sich
die Falten z.B. aufgrund noch bestehender Spannungen in der Materialbahn
wieder auflösen oder
irreguläre
Formen annehmen.
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Bei vorstehender Ausführungsform
sind die Führungsarme
vorzugsweise an einem Endlosband senkrecht von diesem abstehend
angeordnet, wobei sich ein Trum des Endlosbandes parallel zur gefalteten
Materialbahn erstreckt. Die von diesem Trum abstehenden Führungsarme
können
somit in die Falten der Materialbahn eingreifen und werden entsprechend
der Laufrichtung des Trums über
die Trumlänge
parallel zur Materialbahn bewegt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zur Erzeugung eines Fasermaterials, welches insbesondere
in Verbindung mit den vorstehend genannten Verfahrensschritten ausgeführt werden
kann. Es enthält
die folgenden Schritte:
- a) Erzeugung einer
Materialbahn, welche einen Anteil von Fasern enthält oder
aus Fasern besteht.
- b) Legen der vorstehend genannten Materialbahn in quer zur Materialbahn
verlaufende Querfalten.
- c) Interne Bindung der gefalteten Materialbahn.
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Das genannte Verfahren kann insbesondere mit
einer Vorrichtung gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ausgeführt
werden. Entsprechend den verschiedenen Weiterbildungen dieser Vorrichtung
kann auch das Verfahren weitergebildet werden.
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Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Faserverbundmaterial, das mit einer Vorrichtung der oben erläuterten
Art und/oder in einem Verfahren der oben erläuterten Art hergestellt wurde.
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Schließlich betrifft die Erfindung
auch ein Faser(verbund)material, das aus mindestens einer wellenförmig gefalteten
Materialschicht besteht, wobei die Faltenebenen im Wesentlichen
senkrecht zur Ebene des Fasermaterials liegen. Ein derartiges Fasermaterial
kann mit quasi beliebigen Schichtdicken insbesondere in einer Vorrichtung
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung hergestellt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit
Hilfe der Figuren beispielhaft näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 die
Hauptkomponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung
eines Faserverbundmaterials;
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2 optionale
Komponenten, die der Vorrichtung von 1 nachgeschaltet
werden können;
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3 einen
Ausschnitt einer dreilagigen Bahn eines Faserverbundmaterials, welches
mit einer Vorrichtung gemäß 1 hergestellt wurde;
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4 eine
erste Ausführungsform
einer Faltvorrichtung;
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5 einen
Schnitt durch ein Faserverbundmaterial, das unter Einsatz einer
Faltvorrichtung gemäß 4 hergestellt wurde;
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6 eine
zweite Ausführungsform
einer Faltvorrichtung mit einem Planetengetriebe;
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7 eine
dritte Ausführungsform
einer Faltvorrichtung mit traversierenden Walzen und einer Faltenführungsvorrichtung;
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8 die
Anordnung einer Nebenfertigungslinie.
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1 zeigt
die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Hauptfertigungslinie für ein Faserverbundmaterial.
Die Hauptfertigungslinie weist ein Transportband 3 auf,
dessen Obertrum in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung
verläuft
und damit die Produktionsrichtung der Hauptfertigungslinie vorgibt.
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Als erste Komponente der Anordnung
ist ein erstes Krempelsystem bestehend aus einem Kastenspeiser 1a und
einem Doppelabnehmerkrempel 2a vorgesehen, welches auf
das Transportband 3 arbeitet. D.h., dass das Krempelsystem 1a, 2a eine
erste Schicht eines ersten Fasermaterials 11a (3) auf dem Transportband 3 ablegt.
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In Laufrichtung des Transportbandes 3 hinter dem
ersten Krempelsystem 1a, 2a ist eine Auftragungseinrichtung 4 für einen
Füllstoff
vorgesehen. Bei der Auftragungseinrichtung kann es sich z.B. um einen
Füllstoffspeiser 4 oder
einen Extrusor mit Breitschlitzdüse
handeln. Dadurch besteht die Möglichkeit,
auf der ersten Faserflorschicht 11a eine Schicht 12 (3) aus einem beliebigen
Füllstoff
beziehungsweise Extrudat aufzubringen, um somit einerseits die Effizienz
der Produktion durch Eintrag z.B. kostengünstiger Recyclate zu erhöhen und
um andererseits durch gezielte Materialauswahl definierte Produkteigenschaften
zu erzielen.
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Hinter der Auftragungseinrichtung 4 ist
ein zweites Krempelsystem bestehend aus einem Kastenspeiser 1b und
einem Doppelabnehmerkrempel 2b vorgesehen, durch welches
eine zweite Schicht 11b (3)
eines zweiten Fasermaterials auf die Füllschicht 12 aufgetragen
werden kann.
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An der mit der Bezugsziffer 5 bezeichneten Stelle
können
zur Erhöhung
des Materialdurchsatzes beziehungsweise der Produktvarianz weitere
Krempelsysteme und/oder Auftragungseinrichtungen in die Hauptfertigungslinie
eingebaut werden. Des weiteren ist in 1 eine
Faltvorrichtung 14 dargestellt, auf welche später genauer
eingegangen wird.
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2 zeigt
weitere Komponenten, die in Laufrichtung des Transportbandes 3 gesehen
hinter den Einrichtungen von 1 angeordnet
werden können.
Hierzu gehört
insbesondere eine Trockenstrecke 6, in der im Fasermaterial
mit verwendete niedrig schmelzende Bindefasern mittels erwärmter Umluft
aktiviert werden. In den weiteren Vorrichtungen können optional
eine Kaschierung 7 z.B. einer textilen Warenbahn, eine
Längsbesäumung 7,
eine Aufwicklung des fertigen Faser verbundmaterials 8 beziehungsweise
ein Querschnitt 9 und eine Palettierung 10 erfolgen.
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Die bereits erwähnte 3 zeigt in einem Ausschnitt den dreilagigen
Aufbau eines Faserverbundmaterials 50, das mit der Vorrichtung
von 1 hergestellt werden
kann. Beispielsweise kann dabei mit dem ersten Krempelsystem 1a, 2a eine
Polyester-CoPolyester Fasermischung zu einem ca. 40 g/m2 schweren
Faserflor 11a auf dem Transportband 3 abgelegt
werden. Diese Schicht wird anschließend durch den Füllstoffspeiser 4 mit
groben Flachsfasern 12 (ca. 250 g/m2)
bestreut und durch einen Polyester-CoPolyester Faserflor 11b (ebenfalls
ca. 40 g/m2 schwer) des zweiten Krempelsystems 1b, 2b abgedeckt.
Nach thermischer Aktivierung des CoPolyester-Anteils in der Trockenstrecke 6,
einer Längsbesäumung 7 und
der Aufwicklung 8 erhält
man das in 3 dargestellte
dreischichtige Laminat mit einem Gewicht von ca. 330 g/m2, das z.B. als Halbzeug zur Herstellung
von Formteilen geeignet ist.
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Des Weiteren sind in 3 verschiedene Richtungsdefinitionen
in Bezug auf die Materialbahn 50 dargestellt. Die longitudinale
Richtung L entspricht der Laufrichtung beziehungsweise Längserstreckung der
Materialbahn 50; die Querrichtung Q entspricht der Breite
der Materialbahn 50, d.h. sie liegt in der Materialbahn 50 und
steht senkrecht zur Longitudinalrichtung L; die Transversalrichtung
T steht senkrecht auf der von der Materialbahn 50 gebildeten Ebene.
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Wie bereits in Bezug auf 1 erwähnt wurde, kann hinter dem
letzten Krempelsystem 1b, 2b eine Faltvorrichtung 14 vorgesehen
werden. 4 zeigt diesbezüglich eine
erste Ausgestaltungsmöglichkeit
für eine
derartige Faltvorrichtung.
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Der Faltvorrichtung wird über das
Transportband 3 das zuvor gebildete Faserflorpaket 13 zugeführt und
in der Faltvorrichtung zwischen zwei Transportbändern 15 weitergeleitet.
Zwischen den Transportbändern 15 und
einem Führungs-
und Kalibrierschacht 17, 18 verläuft das
Faserflorpaket 13 ein Stück weit frei zugänglich.
In diesem Bereich ist zu beiden Seiten der Materialbahn 13 jeweils
ein Auslenkwerkzeug 16a, 16b ("Faltenbildner") vorgesehen. Die Auslenkwerkzeuge 16a, 16b werden
von Aktuatoren über
eine Weg-Zeit-Steuerung so gefahren, dass sie je nach gewünschter
Faltenhöhe
in das vorbeilaufende Faserflorpaket 13 eintauchen und verzugsfrei
wechselseitig Querfalten in die Materialbahn 13 legen.
Bei dieser Faltenbildung wirkt abwechselnd ein Auslenkwerkzeug als
Legetisch (im dargestellten Beispiel das Auslenkwerkzeug 16b) und
das andere als Faltenbildner (16a).
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Die wie beschrieben gefaltete Materialbahn wird
anschließend
dem höhenverstellbaren,
perforierten Führungs-
und Kalibrierschacht 17, 18 zugeführt, wobei
die Höhe
dieses Schachtes der eingestellten Faltenhöhe h (5) bzw. der momentan produzierten Dicke
der gefalteten Materialbahn entsprechend eingestellt ist. Der Schacht 17, 18 führt die gefaltete
Materialbahn durch Heizungen 19a, 19b, 19c und 19d.
In den Heizungen erfolgt mittels erhitzter Umluft die Aktivierung
der eingesetzten Schmelzfasern in der Materialbahn zur Fixierung
der erzeugten Falten und zur Erzielung einer inneren Vliesfestigkeit.
Im Anschluss an die Heizungen erfolgt der Transport der fixierten
Materialbahn zum Auslaufschacht 20 und auf ein Transportband 21.
Hinter dem Transportband 21 können wiederum die in 2 gezeigten Komponenten
vorgesehen werden.
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In 5 ist
ein Schnitt durch das mit der Faltvorrichtung von 4 erzeugte gefaltete Faserverbundmaterial
oder volumenvlies dargestellt. Erkennbar ist dabei, dass die Materialbahn 51 der
Dicke h in Querrichtung wellenförmig
in aneinander gereihte Falten 60 gelegt ist. Die Erstreckung 61 der
Falten 60 (d.h. die Richtung der Knicklinie der Falte)
verläuft quer
zur Materialbahn 51, und die Faltenebenen 62 (in
denen die beiden Wangen der Falte liegen) stehen senkrecht zur Materialbahn 51.
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Der in 5 gezeigte
dreidimensionale Faserverbund kann in seinem Kenndicken-Gewichts-Verhältnis flexibel
variiert werden und weist "einstellbare" physikalische Kenndaten
auf. Anstelle eines Faserverbundmaterials kann mit der Faltvorrichtung
von 4 natürlich auch
eine reines Fasermaterial hergestellt werden, wenn ein solches als Materialbahn
vorgelegt wird.
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6 zeigt
eine andere Variante einer Faltvorrichtung zur dynamischen Faltenbildung
in einer Materialbahn 13. Bei dieser Faltvorrichtung ist
auf jeder Seite der Materialbahn 13 ein Planetengetriebe angeordnet,
das aus einem zentralen Sonnenrad 35 und darauf abrollenden
Planetenrädern 34 besteht, wobei
je zwei Planetenräder 34 an
den Enden einer Drehachse 33 sitzen und die Drehachsen 33 jeweils an
einem um die Zentralachse Z drehbaren Planetenträger 32 befestigt sind.
Alle Achsen der Planetengetriebe liegen in Querrichtung in Bezug
auf die Materialbahn 13. Die Achsen 33 der Planetenräder sind
mit transversal zur Materialbahn 13 ausgerichteten Blechen 36 bestückt, welche
in ihrer Dimensionierung variabel sind. Durch die Verstellmöglichkeit
der Achsen 33 beziehungsweise Planetengetriebe zueinander
und durch die Verwendung unterschiedlich dimensionierter Bleche
36 ist
die Breite 37 der in der Materialbahn 13 erzeugten
Falten variabel einstellbar.
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Weiterhin ist die Dimensionierung
des Sonnenrades 35 sowie der Planetenräder 34 so gewählt, dass
(bei feststehendem Sonnenrad 35 und umlaufend angetriebenem
Planetenträger 32)
die Planetenräder 34 gerade
so rotieren, dass sie ihre Ausrichtung im Raum beibehalten. D.h.,
dass die Bleche 36 ständig
eine transversale Richtung in Bezug auf die Materialbahn 13 haben.
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Die zwangsgeführte Materialbahn 13 wird nach
ihrer Zuführung
in den Faltenbildner mittels der gegeneinander rotierenden Bleche 36 in
Falten gelegt und anschließend
in den Füllschacht 38 überführt. Hinter
dem Füllschacht 38 können wie
in 4 gezeigt Heizelemente
und weitere Einrichtungen (2)
folgen.
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7 zeigt
eine weitere Variante einer Faltvorrichtung, die sich insbesondere
zur Erzielung volumiger Vliese oder solcher Faserverbundmaterialien mit
einem deutlich höheren
Gewicht pro Quadratmeter (z.B. durch Verwendung streufähiger Zuschlagstoffe
aus dem Füllstoffspeiser 4 oder
durch Vorlegen eines Vorvlieses) eignet. Hierbei erfolgt die Zufuhr der
höherwertigen,
unter Umständen
mehrlagigen Materialbahn 13 (Vorvlies) mittels einer traversierenden
Materialzufuhr. Die Materialzufuhr besteht aus einer trichterförmigen Zuführung 26 und
parallel angeordneten, im Spaltabstand zueinander verstellbaren
Mangelwalzen 27 und 28 zur Zwangsführung des Materials.
Die Mangelwalzen 27, 28 können in der durch den Doppelpfeil
angedeuteten Transversalrichtung relativ zur Materialbahn 13 oszillierend
bewegt werden, wodurch die Materialbahn im nachgeordneten Füllschacht 29 in
Form von Falten großer
Breite abgelegt wird. Durch die Amplitude der os zillierenden Bewegung
der Walzen 27, 28 und die entsprechend eingestellte
Breite des Füllschachtes 29 wird
die resultierende Endstärke
des hergestellten Volumenvlieses vorgegeben.
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Um die Faltenbildung zu unterstützen und ein
erneutes Auflösen
der Falten zu verhindern, ist bei der Anordnung von 7 eine Faltenführvorrichtung 40 vorgesehen.
Diese besteht aus zwei Endlosbändern 41,
die auf verschiedenen Seiten der Materialbahn 13 angeordnet
sind und diese mit einem dem Füllschacht 29 zugewandten
Trum in ihrer Fortbewegung auf einem Abschnitt begleiten. In dem Endlosband
sind dabei senkrecht zum Band ausgerichtete und in dieser Richtung
verschiebbare Bleche 30 angeordnet, welche zur Unterstützung der
Faltenbildung in die Falten eintauchen können. Die Bleche 30 sind
je nach Anforderung verschieden dimensionierbar und durch Einsatz
entsprechender Kulissen 42 in ihrer Ausfahrtiefe einstellbar.
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Im Anschluss an die in 7 gezeigte Vorrichtung können wieder
Heizelemente und weitere Komponenten gemäß den 4 und 2 vorgesehen sein.
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Die in 1 dargestellte
Hauptfertigungslinie mit mindestens zwei Krempelsystemen kann gemäß der Darstellung
von 8 um eine um 90° zur Hauptfertigungslinie
gedreht installierte Nebenfertigungslinie ergänzt werden. Hierdurch kann
einerseits die Ausbringung von Fasermaterial erhöht und andererseits die Materialzusammensetzung
nochmals variiert werden. Ferner kann eine um 90° versetzte Faserflor-Orientierung zur
Erzielung bestimmter Eigenschaften genutzt werden.
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Auf der Nebenfertigungslinie wird
mittels eines Krempelsystems, das aus einem Kastenspeiser 22 und
einem Krempel 23 besteht, ein Faserflor gebildet, der mittels
eines Kreuzlegers 24 der Hauptfertigungslinie zugeführt wurde
und auf das Unterführband 3 abgelegt
wird. Dort erfolgt die Weiterverarbeitung wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Des Weiteren
besteht optional die Möglichkeit,
den kreuzgelegten Faserflor mittels einer Nadelmaschine 25 zu
verfestigen und somit dem Unterführband 3 ein "in line" produziertes Faservlies
vorzulegen.
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Im Ergebnis wird somit durch die
Erfindung ein Maschinenkonzept nach dem "Baukastensystem" vorgestellt, das die Verarbeitung verschiedener
Faserrohstoffe sowie deren variable Orientierung im Fertigprodukt
ermöglicht.
Optional kann eine Kombination mit unterschiedlichen Rohstoffen
wie insbesondere speziellen Recyclaten oder ansonsten kaum verarbeitbaren
Materialabgängen
erfolgen. Diese werden entweder als solche vorgelegt (z.B. über eine Streueinheit)
oder "in line" produziert und entsprechend
den Anforderungen des Endanwenders des Faserverbundmaterials beziehungsweise
des Volumenvlieses dem "Gelege" zugeführt (z.B. über eine Extrusionseinheit).