DE19707125A1 - Verfahren zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern, vorzugsweise Carbon-Kunststoffasern od. dgl., mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Gegenstand der Erfin­ dung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus derartigen Fasern mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 16.

Unidirektionale Gelege aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern wie Carbon- Kunststoffasern, Aramidfasern, Polyesterfasern, Glasfasern od. dgl. haben gegenüber Geweben große Vorteile. In der Hauptachse der Gelege wird z. B. bei Carbonfasern eine wesentlich höhere Zugfestigkeit und ein wesentlich höherer Elastizitätsmodul als bei Geweben erzielt. Bei letzteren führen die Fadenverkreuzungen zu den niedri­ geren Werten.

Die großen Vorteile unidirektionaler Fasergelege gegenüber Geweben für spezielle Einsatzfälle sind bereits früh erkannt worden. Heutzutage werden solche unidirek­ tionalen Fasergelege häufig in dünnwandigen Bauteilen im Fahrzeug-, Flugzeug- und Bootsbau umfangreich eingesetzt.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung eines solchen unidirektionalen Geleges, von dem die Erfindung ausgeht (DE-A-23 20 133) stammt bereits aus dem Jahre 1972. Dieses Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.

Bei der kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens läuft die flächige, zuvor gleichmäßig ausgebreitete Gelegebahn zumindest auf einer Seite mit einer in entspre­ chender Breite einlaufenden Verbindungsbahn flächig zusammen, die transversal zur Richtung der Hochleistungsfasern der Gelegebahn liegende Querverbindungsfäden aus wärmeschmelzbarem Material aufweist. In diesem Stand der Technik wird ausge­ sagt, daß die Kreuzungswinkel zwischen den Hochleistungsfasern und den Querver­ bindungsfäden zwischen 30° und 150° liegen können, auch mehrere aufeinanderfol­ gende Schichten von Querverbindungsfäden mit verschiedenen Kreuzungswinkeln eingesetzt werden können und somit auch ein Netzwerk aus Querverbindungsfäden, also ein selbsttragendes Fadennetzwerk, zulaufen kann. Die Querverbindungsfäden der Verbindungsbahn dienen dazu, die unidirektional nebeneinanderliegenden Hoch­ leistungsfasern der Gelegebahn in Querrichtung zu fixieren. Dazu wird beim Zusam­ menlaufen mit der flächigen Gelegebahn und/oder nach dem Zusammenlaufen mit der flächigen Gelegebahn Wärmeenergie zugeführt, so daß die dort offenbarten Querver­ bindungsfäden aus wärmeschmelzbarem Material leicht anschmelzen und in Haftver­ bindung mit den Hochleistungsfasern der Gelegebahn kommen.

Bei der diskontinuierlichen Durchführung des zuvor erläuterten, bekannten Verfah­ rens bringt man die Querverbindungsfäden dadurch auf eine ausreichende Tempera­ tur, um sie anzuschmelzen, daß sie mittels zweier Heizbacken unter Anwendung von Druck kurzzeitig wärmebeaufschlagt werden. Dementsprechend kann man sich für das kontinuierliche Verfahren ohne weiteres vorstellen, daß mit einer beheizten An­ druckwalze, einer nicht berührenden Wärmestrahlungsquelle oder einem Heizgebläse gearbeitet wird.

Nach hinreichendem Abkühlen wird die nunmehr durch die Querverbindungsfäden transversal fixierte Gelegebahn auf eine Vorratsrolle aufgewickelt, meist in Wickellän­ gen von mehreren hundert Meter oder mehr.

Im einzelnen darf für die weitere Erläuterung des bekannten Verfahrens und der Vor­ züge unidirektionaler Gelege auf die DE-A-23 20 133 verwiesen werden.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung eines unidirektionalen Gele­ ges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern wird gezielt auf eine Wärmeeinwir­ kung verzichtet (EP-B-0 072 453). Um eine Wärmebeaufschlagung der Gelege­ bahn zur Aktivierung der Querverbindungsfäden der Verbindungsbahn des zuvor bekannten Standes der Technik (DE-A-23 20 133) zu vermeiden, wird hier mit selbsttätig durch Kontaktberührung unter Druck die Haftwirkung entfaltenden Quer­ verbindungsfäden gearbeitet. Diese sind entweder von vornherein selbstklebend oder werden unmittelbar vor dem Zusammenlaufen der Verbindungsbahn mit der Ge­ legebahn mit Heizschmelzkleber beaufschlagt, der auf dem Weg bis zum Erreichen der Gelegebahn zwar erkältet ist, unter Druck jedoch noch die nötige Haftung der Querverbindungsfäden auf den Hochleistungsfasern realisiert.

Die aus dem eingangs erläuterten, den Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Ver­ fahren bildenden Stand der Technik bekannte Verwendung von erst unter Wärme­ einwirkung ihre Haftfähigkeit entfaltenden Querverbindungsfäden hat den großen Vorteil, daß die Querverbindungsfäden nach dem Abkühlen anschließend zwar mit den Hochleistungsfasern der Gelegebahn, auf die sie aufgelegt oder aufgedrückt wor­ den sind, dauerhaft fest verbunden sind, im übrigen aber eine erneute oder weitere Haftwirkung nicht mehr entfalten. Demgegenüber hat das aus der EP-B-0 072 453 bekannte Verfahren den Nachteil, daß die Querverbindungsfäden dauernd haften, al­ lerdings den Vorteil, daß eine Wärmeeinwirkung auf die flächige Gelegebahn ver­ mieden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläuterte, bekannte Verfah­ ren zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochlei­ stungsfasern, das zur Verbindung mit den Querverbindungsfäden erwärmt wird, pra­ xisgerecht weiterzuentwickeln.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Zunächst kommt für das erfindungsgemäße Verfahren auch der Einsatz von allen Ar­ ten bekannter Hochleistungsfasern in Frage wie sie eingangs der Beschreibung er­ wähnt worden sind. Des weiteren kommen für das erfindungsgemäße Verfahren alle Anordnungen von Querverbindungsfäden der Verbindungsbahn, also auch selbsttra­ gende Netzwerke in Frage, die sich aus dem eingangs angesprochenen, den Aus­ gangspunkt bildenden Stand der Technik bereits ergeben.

Wesentlich ist für die Lehre die Verwendung von Querverbindungsfäden, die vor dem Zusammenlaufen mit der flächigen Gelegebahn an den Hochleistungsfasern der Gelegebahn nicht haften bzw. nicht zu haften vermögen, d. h. nicht haftend aktiviert sind. Die Querverbindungsfäden sind also bei den gegebenen Temperaturverhältnis­ sen nicht selbstklebend und werden auch nicht durch Aufbringen von Klebemittel, beispielsweise einen Heizschmelzkleber, vorab klebend ausgerüstet. Die Querverbin­ dungsfäden werden vielmehr erst durch Wärmeeinwirkung im Bereich des Zusam­ menlaufens oder danach haftend aktiviert und fixieren erst dann die Hochleistungsfa­ sern der Gelegebahn in Querrichtung nebeneinander. Nach erneutem Abkühlen ver­ lieren die Querverbindungsfäden ihre Haftwirkung gegenüber den mit ihnen ver­ bundenen Hochleistungsfasern der Gelegebahn nicht, sind im übrigen aber bei Unter­ schreiten der Aktivierungstemperatur wieder passiv, haften also im übrigen an neu mit ihnen in Kontakt kommenden Fasern oder Flächen nicht.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsbahn eine vorzugsweise auch an den durch Wärme aktivierten Querverbindungsfäden nicht haftende Trennfolie od. dgl. aufweist, beispielsweise auch eine Trennpapier­ bahn od. dgl. Diese Trennfolie od. dgl. verhindert, daß die Querverbindungsfäden der Verbindungsbahn während der Aktivierung durch Wärme an anderen Stellen haften als an den Hochleistungsfasern der Gelegebahn an denen sie haften sollen.

Von besonderer Bedeutung ist die Lehre von Anspruch 3. Hier erfolgt die Wärmebe­ handlung des Verbundes aus Gelegebahn und Verbindungsbahn zu einem späteren Zeitpunkt, nachdem der Verbund bereits unter Spannung auf eine Vorratsrolle aufge­ wickelt worden ist. Bei hinreichender Spannung beim Aufwickeln auf die Vorratsrolle wird der ansonsten auftretende seitliche Rückstelleffekt der Hochleistungsfasern der Gelegebahn weitestgehend unterbunden. Die Gelegebahn ist weitestgehend perfekt flächig auf der Vorratsrolle lagenweise zwischen der Verbindungsbahn aufgewickelt. Die Aktivierung in der Wärmeaktivierungsstation, insbesondere einem Wärme­ schrank, kann dann auf die besonderen Bedürfnisse des bei den Querverbindungsfä­ den verwendeten Klebemittels oder die besonderen Eigenschaften der Querverbin­ dungsfäden abgestellt werden. Der besondere Vorteil dieser quasi-diskontinuierlichen Wärmebeaufschlagung besteht darin, daß man nicht darauf angewiesen ist, die mögli­ cherweise nur kurze Zeitspanne während des kontinuierlichen Durchlaufs der Gele­ gebahn und der Verbindungsbahn zu nutzen. Die kurze, zur Verfügung Zeitspanne in diesem Bereich kann nämlich dazu führen, daß man die Gelegebahn mit unzuträglich hohen Temperaturen beaufschlagt. Demgegenüber kann bei der nachträglichen Wär­ mebehandlung in der Wärmeaktivierungsstation einfach die Zeitdauer der Wärmebe­ aufschlagung hinreichend lange gewählt werden, so daß die Temperatur der Wärme­ beaufschlagung hinreichend niedrig sein kann, so daß die Hochleistungsfasern der Gelegebahn selbst nicht nachteilig beeinflußt werden.

In weiterer Ausgestaltung des zuvor erläuterten, besonders bevorzugten erfindungs­ gemäßen Verfahrens kann man dann nach Anspruch 4 vorsehen, daß nach der Wär­ mebehandlung in der Wärmeaktivierungsstation und einer hinreichenden Abkühlung der wärmebehandelten Vorratsrolle diese umgespult wird. Dabei wird dann der Ver­ bund aus Gelegebahn und Verbindungsbahn von der Vorratsrolle abgezogen, dabei die Trennfolie od. dgl. von der Gelegebahn getrennt und die durch die Querverbin­ dungsfäden fixierte Gelegebahn allein auf eine neue Vorratsrolle aufgewickelt. Dieses Zwischenprodukt wird dann an Kunden zu weiterer Verwendung in der Fertigung von Leichtbau-Kunststoffteilen weitergegeben. Diese brauchen nun nicht mehr mit der bislang als notwendig erachteten Trennfolie zu hantieren und diese zu entsorgen. Vielmehr erhalten die Kunden eine Vorratsrolle nur mit der seitlich fixierten Gelege­ bahn, die sie sofort zur Fertigung ihrer Endprodukte einsetzen können.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung sind Gegen­ stand der im übrigen aufgeführten Unteransprüche.

Anspruch 16 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines unidirektionalen Ge­ leges, die insbesondere, aber nicht ausschließlich zur Durchführung eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Besondere dieser Vorrichtung besteht darin, daß die bislang als Ablegewalze ausgeführte Ablegeeinrichtung jetzt als bogenförmi­ ges bis kreisbogenförmiges Ablegeprofil mit hochgleitfähiger Oberfläche ausgeführt ist.

Dieser Lehre der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man möglichst vermei­ den muß, daß in den Zwischenräumen zwischen den Führungselementen eine seitli­ che Rückstellung der Hochleistungsfasern und Faserbündel (Rovings) stattfindet.

Allgemein bestehen Ausbreiteinrichtungen für Vorrichtungen der in Rede stehenden Art aus feststehenden runden oder ovalen Profilen. Über diese werden die Faserbün­ del unter Spannung geführt, so daß diese sich seitlich ausbreiten und die Gelege-Teil­ bahnen bilden, die schließlich nebeneinander zu fertigen Gelegebahn zusammenge­ führt werden. Zwischen den Ausbreiteinrichtungen liegen zwangsläufig Zwischen­ räume, in denen sich die Hochleistungsfasern und Faserbündel (Rovings) seitlich teil­ weise zurückstellen. Insbesondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem auf der ersten Vorratsrolle noch keine dauerhafte seitliche Fixierung der Hochlei­ stungsfasern erfolgt, sollte man auf eine möglichst effektive seitliche Ausbreitung der Hochleistungsfasern unmittelbar vor dem Auflaufen auf die Vorratsrolle achten. An Stelle einer Ablegewalze wird daher hier ein entsprechendes Ablegeprofil realisiert.

Das Ablegeprofil nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so ausgelegt, daß die Hochleistungsfasern zunächst auf einen sehr kleinen Radius am Anlaufrand auflau­ fen. Dadurch werden sie seitlich ausgebreitet, wobei der Ausbreiteffekt desto stärker ist, je kleiner der Radius des Anlaufrandes ist. Nach dieser Ausbreitung werden die Hochleistungsfasern jedoch nicht in einen freien Zwischenraum entlassen, in dem sie sich wieder seitlich zurückstellen könnten, sondern gleiten auf der hochgleitfähigen, leicht bogenförmigen oder kreisbogenförmigen Oberfläche bis zum Ablaufrand. Dort werden sie nochmals um einen kleinen Radius geführt, vorzugsweise kleiner als der Radius am Anlaufrand, und dann unmittelbar auf die Vorratsrolle geführt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 17 bis 20.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstel­ lenden Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in ausschnittsweiser Darstellung den Bereich des Zusammenlaufens der Gelegebahn mit der Verbindungsbahn bei einem weiteren Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Bereich bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 dient der Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung ei­ nes unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern. Bei sol­ chen Hochleistungsfasern kann es sich wie eingangs der Beschreibung erläutert ins­ besondere um Carbon-Kunststoffasern und weitere dort aufgezählte Kunststoffasern handeln. Im Grundsatz ist es denkbar, auch eine Vielzahl anderer Faserarten auf diese Weise zu Gelegen zu verarbeiten.

Fig. 1 zeigt die einzelnen Faserbündel (Rovings), die von einem Spulenbaum 1 oder von mehreren, hier angedeuteten Spulenbäumen 1 abgezogen werden. In ihnen fin­ det sich jeweils eine Vielzahl von Hochleistungsfasern 2. Die Hochleistungsfasern 2 werden durch eine Ausrichtung 3 geführt und laufen dann über mehrere Ausbreit­ einrichtungen 4, in denen die Hochleistungsfasern 2 unidirektional nebeneinander­ liegend durchlaufend zu einer flächigen Gelegebahn 5 ausgebreitet werden. Die Ge­ legebahn 5 ist in Fig. 1 dann links von der Seite gesehen dargestellt, weil die weitere Verfahrenstechnik in dieser Ansicht besser zu erklären ist.

Die flächige Gelegebahn 5 läuft über eine Umlenkwalze 6, die in an sich bekannter Weise die Gelegebahn 5 unter Spannung hält. Vor Auflaufen der Gelegebahn 5 auf eine Vorratsrolle 7 läuft die Gelegebahn 5 noch um eine weitere Umlenkwalze 8. In diesem Bereich liegen die Hochleistungsfasern 2 bzw. entsprechende Faserstränge unidirektional ausgerichtet nebeneinander und bilden bereits die Gelegebahn 5, sind aber noch nicht in Querrichtung stabilisiert bzw. fixiert.

Anschließend läuft die flächige Gelegebahn 5 zumindest auf einer Seite, hier auf der Unterseite, mit einer in entsprechender Breite von einer Speicherrolle 9 einlaufenden Verbindungsbahn 10 flächig zusammen. Der in Fig. 1 gezeigte Ausschnitt deutet eine solche Verbindungsbahn 10 an. Diese weist transversal zur Richtung der Hochlei­ stungsfasern 2 liegende Querverbindungsfäden 11 auf.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Verbindungsbahn 10 eine vorzugs­ weise auch an den durch Wärme aktivierten Querverbindungsfäden 11 nicht haften­ de Trennfolie 12 auf. Als Trennfolie 12 kann nicht nur eine Kunststoffolie Verwen­ dung finden, sondern beispielsweise auch eine Trennpapierbahn od. dgl.

Im Grundsatz ist im dargestellten Ausführungsbeispiel das Netzwerk der Querverbin­ dungsfäden 11 selbsttragend, die Trennfolie 12 dient nur der Trennung der Lagen voneinander. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, die Querverbindungsfäden 11 von der Trennfolie 12 im eigentlichen Sinne jedenfalls vorläufig tragen zu lassen. Das wird später noch erläutert.

Vorgesehen ist, daß die Querverbindungsfäden 11 der Verbindungsbahn 10 vor dem Zusammenlaufen mit der flächigen Gelegebahn 5 an dieser nicht haften bzw. nicht zu haften vermögen, d. h. nicht haftend aktiviert sind.

Die Querverbindungsfäden 11 der Verbindungsbahn 10 werden beim Zusammenlau­ fen mit der flächigen Gelegebahn 5 und/oder nach dem Zusammenlaufen mit der flä­ chigen Gelegebahn 5 durch Zufuhr von Wärmeenergie haftend aktiviert, so daß sie an den Hochleistungsfasern 2 der Gelegebahn 5 zu haften beginnen. Auch nach Wegfall der Wärmeeinwirkung haften sie daran dauerhaft weiter und fixieren so die Hochleistungsfasern 2 der Gelegebahn 5 in Querrichtung nebeneinander.

Das in Fig. 1 dargestellte, insoweit besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt, daß zunächst die flächige Gelegebahn 5 und die Verbindungsbahn 10 gemeinsam nach dem Zulaufen ohne zwischenzeitliche Wärmeeinwirkung auf die Vorratsrolle 7 aufgewickelt werden. Die Flächigkeit der Gelegebahn 5 wird hier nur durch die Spannung, mit der die Gelegebahn 5 und die Verbindungsbahn 10 auf die Vorratsrolle 7 aufgewickelt werden, gewährleistet. In einem nächsten Schritt wird dann die Vor­ ratsrolle 7 in eine Wärmeaktivierungsstation 13, hier dargestellt als Wärmeschrank, eingebracht. Dort wird die Vorratsrolle 7 für eine Zeitspanne der notwendigen Wär­ meeinwirkung ausgesetzt, die unter Berücksichtigung der für die Gelegebahn 5 an­ gemessenen Temperatur die vollständige Aktivierung der Querverbindungsfäden 11 sicherstellt. Wie weiter oben erläutert worden ist, besteht der Vorteil dieser Verfah­ rensweise darin, daß man ohne besondere vorrichtungstechnische Maßnahmen eine längere Wärmeeinwirkungszeit auf die Querverbindungsfäden 11 vorsehen kann, so daß die Temperatur der Wärmeeinwirkung niedriger sein kann als man ansonsten im Durchlauf für erforderlich halten könnte. Die Gelegebahn 5 und deren Hochlei­ stungsfasern 2 werden somit optimal geschont.

Fig. 1 zeigt weiter ein sehr bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß der Verbund aus Gelegebahn 5 und Verbindungsbahn 10 auf der Vorratsrolle 7 nach dem Verlassen der Wärmeaktivierungsstation 13 von der Vorratsrolle 7 abgezogen, dabei die Trennfolie 12 od. dgl. von der Gelegebahn 5 getrennt und die durch die Querverbindungsfäden 11 fixierte Gelegebahn 5 allein auf eine neue Vorratsrolle 14 aufgewickelt wird. Man erkennt in Fig. 1 im dritten Ab­ schnitt zwischen der ersten Vorratsrolle 7 und der zweiten Vorratsrolle 14 eine Wal­ zenanordnung 15, in der die Trennfolie 12 von der Gelegebahn getrennt und auf eine Speicherrolle 16 aufgewickelt wird.

Im allgemeinen Teil der Beschreibung ist bereits der Vorteil dieser Verfahrensweise erläutert worden. Die Speicherrolle 16 hat nachher die Trennfolie 12, während auf der zweiten Vorratsrolle 14 allein die Gelegebahn 5 zur weiteren Lieferung an Kunden aufgewickelt ist. Kunden brauchen also nicht mehr die Trennfolie 12 zu entsorgen.

Fig. 2 zeigt eine Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der nicht mit ei­ ner separaten Wärmeaktivierungsstation 13 in Form eines Wärmeschranks gearbeitet wird. Hier ist vielmehr vorgesehen und zeichnerisch angedeutet, daß die Wärmeener­ gie beim Zulaufen durch eine beheizte Walze 17 erzeugt wird. Alternativ könnte beim Zulaufen eine nicht berührende Wärmestrahlungsquelle angeordnet sein. Möglich wäre es auch, daß die Wärmeenergie unmittelbar nach dem Zulaufen durch eine lang­ gestreckte, also einen entsprechenden Laufbereich des Verbundes aus Gelegebahn 5 und Verbindungsbahn 10 erfassende, nicht berührende Wärmestrahlungsquelle er­ zeugt wird. Schließlich könnte man sich als weitere Alternative auch den Einsatz von beheizten, in Kontaktberührung mitlaufenden Heizbändern vorstellen. Hier muß bei entsprechender Temperatur lediglich eine entsprechend lange Einwirkungszeit der Wärme auf die Querverbindungsfäden 11 realisiert werden.

Auch bei dem zuvor erläuterten weiteren Ausführungsbeispiel kann man vorsehen, daß der Verbund aus Gelegebahn 5 und Verbindungsbahn 10 nach dem Erwärmen auf eine Vorratsrolle 7 aufgewickelt wird.

Besonders vorteilhaft ist es auch im Zusammenhang mit dem zuvor erläuterten Ver­ fahren, daß der Verbund aus Gelegebahn 5 und Verbindungsbahn 10 nach hinrei­ chendem Abkühlen von der Vorratsrolle 7 abgezogen, dabei die Trennfolie 12 od. dgl. von der Gelegebahn 5 getrennt und die durch die Querverbindungsfäden 11 fi­ xierte Gelegebahn 5 allein auf eine neue Vorratsrolle 14 aufgewickelt wird.

Man kann in diesem Zusammenhang allerdings auch vorsehen, daß der Verbund aus Gelegebahn 5 und Verbindungsbahn 10 nach dem Erwärmen durch einen Abküh­ lungsabschnitt geführt wird und daß nach dem Passieren des Abkühlungsabschnittes die Trennfolie 12 od. dgl. von der Gelegebahn 5 getrennt und die durch die Quer­ verbindungsfäden 11 fixierte Gelegebahn 5 allein auf eine Vorratsrolle aufgewickelt wird.

Für die Auswahl der Querverbindungsfäden 11 gibt der Stand der Technik hinrei­ chende Anregungen. Zunächst kann man vorsehen, daß die Querverbindungsfäden 11 als synthetische Fasern mit niedriger Schmelztemperatur ausgeführt sind, die unter der vorgesehenen Wärmeeinwirkung aufschmelzen. Alternativ dazu kann man natür­ lich auch vorsehen, daß die Querverbindungsfäden 11 mit einer bei normaler Zulauf­ temperatur, insbesondere bei Raumtemperatur, nicht klebenden, unter Wärmeeinwir­ kung bei erhöhter Temperatur die Klebekraft entfaltenden Ausrüstung versehen sind.

Weiter oben ist ausgeführt worden, daß die Trennfolie 12 die Querverbindungsfäden 11 im Normalzustand nicht durch Haftung hält. In diesem Zusammenhang kann man aber eine vorläufige Fixierung der Querverbindungsfäden 11 an der Trennfolie 12 da­ durch realisieren, daß die Trennfolie 12 od. dgl. die Querverbindungsfäden 11 zu­ nächst nicht dauerhaft haftend, beispielsweise durch elektrostatische Aufladung, trägt und die Querverbindungsfäden 11 nach erfolgter Aktivierung durch Wärme­ energie an den Hochleistungsfasern 2 dauerhaft haften und sich von der Trennfolie 12 ohne weiteres lösen.

Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern 2, vor­ zugsweise Carbon-Kunststoffasern od. dgl., bei der die Hochleistungsfasern 2 unidi­ rektional nebeneinanderliegend durchlaufend zu einer flächigen Gelegebahn 5 aus­ gebreitet werden, bei der die flächige Gelegebahn 5 anschließend zumindest auf einer Seite mit einer in entsprechender Breite einlaufenden Verbindungsbahn 10 flächig zusammenläuft, die transversal zur Richtung der Hochleistungsfasern 2 liegende Querverbindungsfäden 11 aufweist, bei der die Gelegebahn 5 vor dem Zusammenlau­ fen mit der Verbindungsbahn 10 zur bestmöglichen Verhinderung eines seitlichen Rückstelleffektes der Hochleistungsfasern 2 über eine Ablegeeinrichtung 18 umge­ lenkt wird. Fig. 3 ist dabei im Zusammenhang mit Fig. 1 zu verstehen. Im allgemeinen Teil der Beschreibung ist dabei bereits ausführlich die besondere Bedeutung eines feststehenden Ablegeprofils 19, ggf. in Verbindung mit einer Spannrolle 20, erläutert worden. Die Ausbreitungswirkung eines Ablegeprofils 19 mit hochgleitfähiger Ober­ fläche hinsichtlich der Gelegebahn 5, die unter Spannung darum geführt wird, ist un­ gleich größer als bei einer entsprechenden Walze.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiter dadurch aus, daß das Able­ geprofil 19 einen Anlaufrand 21 mit kleinem Radius, die anschließende bogenförmige bis kreisbogenförmige Gleitfläche mit vergleichsweise geringer Krümmung bzw. ver­ gleichsweise großem Radius und anschließend einen Ablaufrand 22 wiederum mit kleinem Radius aufweist. Dabei ist vorgesehen, daß der Radius des Ablaufrandes 22 kleiner ist als der Radius des Anlaufrandes 21. Der Abstand des Ablegeprofils 19 von der Oberfläche der Vorratsrolle 7 kann durch steuerungstechnische Mittel oder durch eine Stützwalze eingehalten werden. Durch unterschiedliche Radien der Ränder 21, 22 kann man auch unterschiedliche Arten von Hochleistungsfasern 2 eingehen. Die Gleitfläche wird mit Radius und Beschaffenheit möglicherweise ebenfalls auf die Art der Hochleistungsfaser 2 abgestellt werden.

Nach bevorzugter Lehre kann man vorsehen, daß Reibung und Reibungswärme da­ durch beeinflußt werden, daß die Gleitfläche des Ablegeprofils 19 quer zur Laufrich­ tung der Hochleistungsfasern 2 wellenförmig ausgeführt ist und/oder daß das Able­ geprofil 19 gekühlt wird.

Generell kann die Aktivierung zum Zwecke der Haftwirkung dadurch erfolgen, daß beide beteiligten Haftpartner auf die erforderliche Temperatur gebracht werden, daß die Verbindungsbahn 10 auf die erforderliche Temperatur gebracht wird oder daß die Hochleistungsfasern der Gelegebahn auf die erforderliche Temperatur gebracht werden. Grundsätzlich ist es folglich auch möglich, daß die Hochleistungsfasern 2 der Gelegebahn 5 beim Zusammenlaufen mit den Querverbindungsfäden 11 durch Wärmeeinwirkung so aktiviert worden sind oder werden, daß Querverbindungsfäden 11 und Hochleistungsfasern 2 aneinanderhaften.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlaufenden Hochleistungsfasern (2), vorzugsweise Carbon-Kunststoffasern od. dgl.,
bei der die Hochleistungsfasern (2) unidirektional nebeneinanderliegend durchlau­ fend zu einer flächigen Gelegebahn (5) ausgebreitet werden,
bei der die flächige Gelegebahn (5) anschließend zumindest auf einer Seite mit einer in entsprechender Breite einlaufenden Verbindungsbahn (10) flächig zusammenläuft, die transversal zur Richtung der Hochleistungsfasern (2) liegende Querverbindungs­ fäden (11) aufweist,
bei der die Querverbindungsfäden (11) der Verbindungsbahn (10) vor dem Zusam­ menlaufen mit der flächigen Gelegebahn (5) an dieser nicht haften bzw. nicht zu haf­ ten vermögen, d. h. nicht haftend aktiviert sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querverbindungsfäden (11) der Verbindungsbahn (10) beim Zusammenlaufen mit der flächigen Gelegebahn (5) und/oder nach dem Zusammenlaufen mit der flächi­ gen Gelegebahn (5) durch Zufuhr von Wärmeenergie haftend aktiviert werden, so daß sie an den Hochleistungsfasern (2) der Gelegebahn (5) zu haften beginnen und auch nach Wegfall der Wärmeeinwirkung weiter dauerhaft daran haften und so die Hochleistungsfasern (2) der Gelegebahn (5) in Querrichtung nebeneinander fixieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbahn (10) eine vorzugsweise auch an den durch Wärme aktivierten Querverbindungsfäden (11) nicht haftende Trennfolie (12) od. dgl. aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die flächige Gelegebahn (5) und die Verbindungsbahn (10) gemeinsam nach dem Zulaufen ohne zwischenzeitliche Wärmeeinwirkung auf eine Vorratsrolle (7) aufge­ wickelt werden und
daß dann die Vorratsrolle (7) in eine Wärmeaktivierungsstation (13), insbesondere ei­ nen Wärmeschrank eingebracht und dort für die notwendige Zeitspanne der notwen­ digen Wärmeeinwirkung bei einer zweckmäßig erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Gele­ gebahn (5) und Verbindungsbahn (10) auf der Vorratsrolle (7) nach dem Verlassen der Wärmeaktivierungsstation (13) von der Vorratsrolle (7) abgezogen, dabei die Trennfolie (12) od. dgl. von der Gelegebahn (5) getrennt und die durch die Querver­ bindungsfäden (11) fixierte Gelegebahn (5) allein auf eine neue Vorratsrolle (14) auf­ gewickelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeener­ gie beim Zulaufen durch eine beheizte Walze (17) erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeener­ gie beim Zulaufen durch eine nicht berührende Wärmestrahlungsquelle erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und ggf. Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeenergie unmittelbar nach dem Zulaufen durch eine langge­ streckte, nicht berührenden Wärmestrahlungsquelle erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und ggf. einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeenergie unmittelbar nach dem Zulaufen durch beheiz­ te, in Kontaktberührung mitlaufende Heizbänder erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Gelegebahn (5) und Verbindungsbahn (10) nach dem Erwärmen auf eine Vorratsrolle (7) aufgewickelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Gelegebahn (5) und Verbindungsbahn (10) nach hinreichendem Abküh­ len von der Vorratsrolle (7) abgezogen, dabei die Trennfolie (12) od. dgl. von der Ge­ legebahn (5) getrennt und die durch die Querverbindungsfäden (11) fixierte Gelege­ bahn (5) allein auf eine neue Vorratsrolle (14) aufgewickelt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Gelegebahn (5) und Verbindungsbahn (10) nach dem Erwärmen durch einen Abkühlungsabschnitt geführt wird und daß nach dem Passieren des Abküh­ lungsabschnittes die Trennfolie (12) od. dgl. von der Gelegebahn (5) getrennt und die durch die Querverbindungsfäden (11) fixierte Gelegebahn (5) allein auf eine Vorrats­ rolle aufgewickelt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungsfäden (11) als synthetische Fasern mit niedriger Schmelztemperatur ausgeführt sind, die unter der vorgesehenen Wärmeeinwirkung aufschmelzen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungsfäden (11) mit einer bei normaler Zulauftemperatur, insbesondere bei Raumtemperatur, nicht klebenden, unter Wärmeeinwirkung bei erhöhter Temperatur die Klebekraft entfaltenden Ausrüstung versehen sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (12) od. dgl. die Querverbindungsfäden (11) zunächst nicht dauerhaft haf­ tend, beispielsweise durch elektrostatische Aufladung, trägt und die Querverbin­ dungsfäden (11) nach erfolgter Aktivierung durch Wärmeenergie an den Hochlei­ stungsfasern (2) dauerhaft haften und sich von der Trennfolie (12) ohne weiteres lö­ sen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbindungsfäden (11) als selbsttragendes Gitterwerk ausgeführt sind, vorzugs­ weise mit in Kreuzungswinkeln von 45° bzw. 135° verlaufenden Querverbindungs­ fäden (11), und daß die Trennfolie (12) od. dgl. nur Trennfunktion, keine Tragfunktion hat.

16. Vorrichtung zur Herstellung eines unidirektionalen Geleges aus parallel einlau­ fenden Hochleistungsfasern (2), vorzugsweise Carbon-Kunststoffasern od. dgl.,
bei der die Hochleistungsfasern (2) unidirektional nebeneinanderliegend durchlau­ fend zu einer flächigen Gelegebahn (5) ausgebreitet werden,
bei der die flächige Gelegebahn (5) anschließend zumindest auf einer Seite mit einer in entsprechender Breite einlaufenden Verbindungsbahn (10) flächig zusammenläuft, die transversal zur Richtung der Hochleistungsfasern (2) liegende Querverbindungs­ fäden (11) aufweist,
bei der die Gelegebahn (5) vor dem Zusammenlaufen mit der Verbindungsbahn (10) zur bestmöglichen Verhinderung eines seitlichen Rückstelleffektes der Hochlei­ stungsfasern (2) über eine Ablegeeinrichtung (18) umgelenkt wird, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegeeinrichtung (18) ein feststehendes, bogenförmiges bis kreisbogenför­ miges Ablegeprofil (19) mit hochgleitfähiger Oberfläche sowie ggf. eine Spannrolle (20) aufweist und daß die Gelegebahn (5) unter Spannung um das Ablegeprofil (19) geführt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablegeprofil (19) einen Anlaufrand (21) mit kleinem Radius, die anschließende bogenförmige bis kreisbogenförmige Gleitfläche mit vergleichsweise geringer Krümmung bzw. ver­ gleichsweise großem Radius und anschließend einen Ablaufrand (22) wiederum mit kleinem Radius aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Ablaufrandes (22) kleiner ist als der Radius des Anlaufrandes (21).

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche des Ablegeprofils (19) quer zur Laufrichtung der Hochleistungsfasern (2) wellenförmig ausgeführt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablegeprofil (19) gekühlt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an­ stelle der Querverbindungsfäden (11) der Verbindungsbahn (10) oder zusätzlich zu den Querverbindungsfäden (11) der Verbindungsbahn (10) die Hochleistungsfasern (2) der Gelegebahn (5) durch Zufuhr von Wärmeenergie haftend aktivierbar sind.