DE2058527A1 - Verstaerkte Kunststoffmaterialien - Google Patents

Verstaerkte Kunststoffmaterialien

Info

Publication number
DE2058527A1
DE2058527A1 DE19702058527 DE2058527A DE2058527A1 DE 2058527 A1 DE2058527 A1 DE 2058527A1 DE 19702058527 DE19702058527 DE 19702058527 DE 2058527 A DE2058527 A DE 2058527A DE 2058527 A1 DE2058527 A1 DE 2058527A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resin
impregnated
tape
fiber
tapes
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
DE19702058527
Other languages
English (en)
Inventor
Avis Victor Arthur
Matthews Albert John
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.)
Novartis AG
Original Assignee
Ciba Geigy AG
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 Ciba Geigy AG filed Critical Ciba Geigy AG
Publication of DE2058527A1 publication Critical patent/DE2058527A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • 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
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • 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
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/14Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021Fibrous or filamentary layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046Synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10Inorganic fibres
    • B32B2262/106Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2405/00Adhesive articles, e.g. adhesive tapes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1007Running or continuous length work

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

Dr. F. Zurnstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsbcrger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.
POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139
BANKKONTO: BANKHAUS H AUFHÄUSER
8 MÜNCHEN 2,
53/zö
Gase AHI--162
CIBA-Geigy A.G., Basel, Schweiz
Verstärkte Kunstst offmaterialien
Die vorliegende Erfindung "betrifft verstärkte Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffmaterialien in Streifen- "bzw. Bandform und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien .
Kunststoffmaterialien, die mit Fasern verstärkt sind, besonders mit Glasfasern, haben technisch beachtliche Bedeutung erlangt und sie werden beispielsweise beim Bau von Flugzeugen, Schiffen, Gebäuden, Leitungen und Vorratsbehältern verwendet. Die verstärkten Kunststoffmaterialien können entweder gemäß dem "feuchten Auflageverfahren" oder gemäß dem "trocknenen Auflageverfahren" hergestellt werden (wet lay-up oder dry lay-up techniques).'
Bei dem letzteren Verfahren, das zunehmend verwendet wird, wird eine zuvor imprägnierte Verstärkung, die im allgemeinen als "Prepreg", d.h. als vorimprägniertes Material, bezeichnet wird, verwendet, und dlo die Verstärkung in Form eines Gewebes einer Faserplatte in Schnitzeln oder eines kettenstarken Bandes oder einer Folie mit ein um Harz imprägniert, enthält. Das Ilr.rz wird im all/·; eine in on al;j /nnjammenfjetzung verwendet, die unter Verwendung der riehtigen Anteile dor Bestandteile, wie iülrtor, Fulistof-
109826/1514 ^
2Ό58 5 27
fe und Katalysatoren sorgfältig formuliert wurde. Oft ist der Harzbestandteil eine Flüssigkeit und. wärmehärtbar und die .Behandlung'wird so durchgeführt, daß das Harz zu einer festen, aber noch schmelzbaren und härtbaren B-Stufe während der Herstellung des Prepregs vorverlängert wurde. Ein Harz in der B-Stufe kann dann - wenn es gewünscht wird ~ vollkommen gehärtet werden, d.h. nachdem das vorimprägnierte Material bzw. das Prepreg, in die gewünschte Konfiguration geformt wurde. Die Verwendung von Prepregs hat gegenüber der feuchten Auflagemethode den Vorteil, daß der Hersteller von faserverstärkten Materialien von vielen dor Probleme, die mit der Lagerung und dem Handhaben der Harzbe-P standteile verbunden sind, befreit ist und im allgemeinen erhält man ein Produkt, das eine einheitlichere Verteilung des Harzes aufweist.
Bekannte faserverstärkte Kunststoffmaterialien sind weniger steif als viele Metalle und das hat ihre Verwendung bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei der Herstellung von Kompressorschaufeln in Stahltriebwerken, ausgeschlossen. Seit kurzem Jedoci verwendet man Kohlenstofffasern als Verstärkungsmaterialieii für Kunststoffe, v/obei den Produkten eine hohe Festigkeit und Steifheit, verbunden mit niedrigem Gewicht, verliehen wird. Andere faserartige Verstärkungsmaterialien, die heute verwendet v/erden, ^ . enthalten Bor, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Aluminiumoxyd.
Kohlenstoffasern v/erden in Form von Wergsträngen bzw. Faserkabeln bzw. Werg (tows) oder als Vorgarne mit kontinuierlichen Fasern geliefert, die auf einer zylindrischen Spule ohne absichtliche Einführung von Verdrehung aufgewunden sind, so daß die Fasern mehr oder weniger parallel vorliegen. Das zylindrisch aufgewundene Faserkabel auf der zylindrischen Spule ist im allgemeinen als "Kreuzspule" (cheese) bekannt. Ein typisches Faserkabel enthält ungefähr 10 000 individuelle Fasern.
Da Kohlenstoffasern schwierig zu handhaben sind, beispieiowedeio sind sie sehr leicht und spröde, können Verfahren, die mit Erfolg bei der Herstellung von harzimprägn.i ertön (fluniuijer bändern vor-
1098 26/ 1BU BADORfGINAL
• - 3 -
v/cndet werden, nicht auch bei der Herstellung von harziraprägnierten Bändern aus Kolilenüt of fasern eingesetzt v/erden.
Kohlenstoffaservoriraprägnate in Bahnenform_. wurden hergestellt, indem man eine Anzahl von Fasernkabeln in/verdünnte Lösimg eines Harzes in einem flüchtigen Lösungsmittel eintauchte, die imprägnierten FaserkabGl Seite an Seite genau parallel und ohne Überlappung legte und dann die Faserkabel mit einer erwärmten Walze auf gleiche Dicke auswalzte. Bei einen anderen Verfahren werden nicht imprägnierte Faserkabcl Seite an Seite gelegt, dann mit einem Harzfilm überdeckt und mit einer erwärmten Walze ausgewalzt, um die Folie zu bilden. f
Diese Verfahren sind sehr langsam und unökonomisch und Versuche wurden daher unternommen, um kontinuierliche Bänder aus imprägnierten Eohlenstoffasern aus <zwei oder mehr Faserkabeln herzustellen. Das hergestellte Band ist im allgemeinen zwischen ungefähr 1 cm und 15 cm breit und hat eine Dicke von ungefähr 0,1 cm oder weniger. Die Verbraucher dieser Bänder stellen strenge Erfordernisse. So darf das Band an den Kanten nicht zurechtgemacht sein und seine Breite darf nicht mehr als ungefähr 1,25 mm variieren. Zwischen den einzelnen Faserkabeln, die das Band bilden, dürfen keine Hohlräume vorhanden sein, die Faserkabel müssen gerade liegen und frei von Falten bzw. Kniffen sein. Die indi- j viduellen Faserkabel, die das Band bilden, müssen -während der nachfolgenden Bearbeitungsverfahren zusammenhalten und die Dichte des Bandes sollte über die ganze Breite konstant sein.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von harzimprägnierten Bändern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines harzimprägnierten Bandes aus einer Vielzahl von Faserkabeln aus Fasern, insbesondere Kohlenstoffasern, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Faserkabel mit einer Lösung eines ersten Harzes in einem flüchtigen"Lösungsmittel imprägniert, jedes Faserkabel in Form eines Bandes von im wesent-
ίίω^Λω 1Q9826/15U
lichen gleicher Breite formt, aus jedem Band das Lösungsmittel im v/esentliehen entfernt, die imprägnierten Bänder in sich angrenzende Seitc-n-zu-Seiten- "bzw. Kante-zu-Kante-, bzw. Iland-zu-Rand-Beziehung anordnet und die oberen und unteren Oberflächen der angeordneten Bänder mit einem zweiten Harz, vorzugsweise in.Form eines kontinuierlichen Films, unter solchen Bedingungen kontaktiert, daß das zweite Harz über die Bänder fließt und daß daraus ein kohärentes harzimprägniertes Band entsteht. Im allgemeinen bewirkt man, daß das zweite Harz durch Erwärmen und Anwenden von Druck verursacht, um bzw. über die ausgerichteten Bänder fließt. Wenn eines oder beide Harze wärmehärtbar sind, können £ die Bedingungen, die bewirken, daß das zweite Harz um die angeordneten Bänder fließt, so gewählt v/erden, daß das wärmehärtbare Harz von dem Α-Zustand in ein festes, aber noch schmelzbares B-Stufenprodukt überführt wird. Die Herstellung solcher B-Stufenmaterialien erfordert große Vorsicht, da, wenn die Umsetzung zu weit ausgeführt wird, das Harz in den vollkommen gehärteten tuid unschmelzbaren O-Zustand überführt wird, und dieser das Band für die v/eitere Bearbeitung wertlos macht.
Vorzugsweise werden die Harze, insbesondere das zv/eite Harz, so gewählt, daß die angeordneten Bänder zusammen verbunden sind, ohne daß das zv/eite Harz in ein Produkt im B-Zustand überführt wird, d.h. das zv/eite Harz verbleibt vornehmlich im A-Zustand. ™ Bänder, die auf diese Vifeise hergestellt wurden, haben eine längere Gebrauchsdauer (Lagerbeständigkeit) als solche, bei denen das Harz in ein B-Zustandsprodukt überführt wurde.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls eine Vorrichtung zur Herstellung harzimprägnierter Streifen bzv/. Bänder aus einer Vielzahl von Faserkabeln, insbesondere aus Kohlenstofffasern, die umfaßt:
Mittel zum Imprägnieren einer Vielzahl von Faserkabeln mit einer Lösung des ersten Harzes,
Mittel zum Formen jedes Faserkabels in die Form eines Bandes mit im wesentlichen konstanter Breite,
109826/1514 .
Mittel, um die imprägnierten Bänder, aus denen im wesentlichen das gesamte lösungsmittel ent.fernt wurde, in eine lland-an-Rand-Beziehung angrenzend anzuordnen,
Mittel zum Kontaktieren der oberen und unteren Oberflächen dor angeordneten Bänder mit einem zweiten Harz, Mittel, um zu "bewirken, daß das zweite Harz um die Bänder fließt, wobei ein zusammenhängendes harzimprägniertes Band daraus gebildet wird, und
Vorrichtungen, um die Faserkabel durch die Vorrichtung zu bewegen.
Anhand der folgenden Zeichnungen wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
1 ist eine Ge samt Seitenansicht, die eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt;
-Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Bades, das man zum Imprägnieren der Kohlenstoffaserkabeln verwenden kann;
Pig. 3 ist eine Draufsicht einer Art der Formvorrichtung, die man verwendet, um die Faserkabel zu formen, wobei in Fig. 3a ein Schnitt entlang der Linien'3'3' gezeigt'wird;
Fig. 4 ist eine Draufsicht einer zweiten Art einer Formvorrichtung., wobei in Fig. 4a ein Schnitt entlang der Linie 4'4' gezeigt wird; a
Fig. 5 ist eine Draufsicht einer dritten Art einer Formvorrichtung, wobei in Fig. 5a ein Schnitt längs der Linie 5'5' gezeigt wird;
Fig. 6 ist ein Schnitt der Walzen, die man verwendet, um die Bänder in einer sich angrenzenden Rand-an-Rand-BeZiehung anzuordnen;
Fig. 7 ist ein Schnitt der Walzen mit Spalt, die man verwendet, um zu bewirken, daß das zweite Harz um die Fasern der angeordneten Bänder fließt, und
Fig. 8 ist eine Ansicht eines röhrenförmigen Imprägnierbadbehälters.
Mit Ausnahme der Fig. 8 zeigen die Zeichnungen eine Vorrichtung, die geeignet ist, Bänder aus sieben Faserkabeln aus Kohlenstoff oder anderen Fasern herzustellen, wobei dies nur eine beispiel-
10 9 8 2 6/1514
hafte Ausführung3form ist. Die Anzahl der Paserkabel hängt von der Breite des Bandes und von der erforderten Faserdichte ab.
■J'nter Bezugnahme auf Fig. 1 werden Haspeln oder Kreuzspulen aus Kohlenstoffaserkabeln in dem Rahmen 1 eingehängt, so daß sie überhalb des Tanke3 2 liegen, der die.Harzlösung zum Imprägnieren der Paserkabeln enthält. Die Haspeln werden mit ihren Längsachsen parallel in eine horizontale Ebene eingehängt, so daß die individuellen: Paserkabeln zu dem Imprägnierbad geführt werden können, ohne daß sie sich verwickeln. Die Haspeln können wenn die Paserkabeln von ihnen abgewickelt werden, rotieren. Gewünscht enfalls können die Paserkabel, bovor sie in das Imprägnierbad 2 eintreten, erwärmt werden. Dies bewirkt, daß die Pasern frei von Feuchtigkeit sind und manchmal unterstützt es das Imprägnieren.
Um eine vollkommene Imprägnierung zu bewirken, v/erden die Paserkabel vorzugsweise unter einer frei rotierbaren Walze 3, die nahe am Boden des Tankes 2 aufgehängt ist, geleitet. Anstelle der Walze 3 kann ein fester Stab mit glatter Oberfläche verwendet v/erden.
Nach der Imprägnierung werden die Paserkabel aus dem Tank 2 durch eine Formvorrichtung 4 geleitet, wo jedes Paserkabel zu einem Band verformt_ wird, wobei die Ausdehnung der Paserkabel erzwungen wird, und wobei die Harzaufnahme (d.h.·. ein Einstellen der Harzlösung, die von den Pasern aufgenommen wird) gemessen wird. Die Bänder werden von der Formvorrichtung 4 in eine Trockenvorrichtung geleitet, die eine Röhre mit geeignetem Querschnitt sein kann, und die extern, beispielsweise durch einen elektrischen Heizmantel, erwärmt wird. Diese Röhre kann in der horizontalen oder vertikalen Ebene liegen. Vorzugswelse verbleiben die Paserkabel in der Trockenvorrichtung lange genug, um wenigstens den Hauptanteil des Lösungsmittels zu entfernen, aber die Temperaturen und die Erwärmungsdauer werden so gewählt, daß zwischen den Harzt>estandteilen keine bemerkenswerte Umsetzung stattfindet.
109826/15U
π —
In der Pig. 1 enthält die Trockenvorrichtung einen Oien 5, der eine vertikale Röhre enthält, die durch einen elektrischen Heiamantel erwärmt wird und das imprägnierte Band wird von einer Seite der Röhre über eine frei rotierbaro Walze 7, die über der Röhre aufgehängt ist, hinab zur anderen Seite der Röhre geleitet. Die Röhre sollte ausreichend breit sein, so daß keine Gefahr besteht, daß die imprägnierten Bänder die erwärmten Seiten berühren. Um zu verhindern, daß Lösungsmittel aus dem noch lösungsmittelfeuchten Band an der einen Seite zu dem trockenen Band, das an der anderen Seite entlanglauft,, passiert, kann die Röhre mit einem zentralen, für Lösungsmittel undurchlässigen iOeil 6 ausgerüstet sein. a
Die trockenen imprägnierten Bänder v/erden dann in eine Vorrichtung eingeführt, die sie in «iner sich angrenzenden Rand-an-Rand-Beziehung anordnet. Diese Vorrichtung kann in Form von Kanälen vorliegen, die durch vertikale Führungswalzen oder Führungszapfen, ' einen Kamm oder, wie es gezeigt wird, durch zwei eingerillte Walzen 9 und 10 getrennt sind. In der Fig. 1 wird gezeigt, wie die Bänder aua dem unteren Teil des Ofens austreten und über eine Walze 8 zu der Ausrichtungsvorrichtung geführt werden. Diese Walze kann nicht frei rotieren und dadurch wird in den Faserkabeln Spannung erzeugt, und dies "bewirkt, daß die Fasern in dem Endband parallel 'angeordnet sind.
Die angeordneten Bänder werden dann in eine Vorrichtung geleitet, wo kontinuierlich .Harzfilme auf ihre unteren und oberen Oberflächen angebracht werden, und dann wird bewirkt, daß das Harz um die Fasern-fließt und eine kohärente Struktur bzw. ein kohärentes Gefüge entsteht. Vorzugsweise wird dies in einer Stufe bewirkt, wobei die Vorrichtungen zum Anbringen <&s Harzfilmes und •die Vorrichtungen, die bewirken, daß das Harz um die Fasern fließt, zwei Formwalzen (11 und 12) enthalten, die erwärmt und
derart federnd gegeneinander gedrückt sind, daß wenn die ausgerichteten Bänder in den Spalt zwischen den Walzen mit einem Harzfilm zusammen eingeführt werden, das Harz um die Fasern fließt, wobei ein kohärentes-imprägniertes Band gebildet wird. Das Band auf einer Haspel 826n5U
"bzw. Spule 15 zur Lagerung, "bis es gebraucht' wird, aufgewickelt. Es ist im allgemeinen notwendig, eine abziehbare Zwischenschicht zusammen mit dem Band aufzuwickeln, um ein Verkleben zwischen den benachbarten Schichten zu vermeiden. Das Harz kann eine abstreifbare Stützfolie, beispielsweise aus Polyäthylen oder Papier, auf der Seite besitzen, die entgegengesetzt ist von der, die mit den angeordneten Bändern in Kontakt gebracht wird. Diese Folien können entweder entfernt werden, nachdem das Band auf den Walzen 11 und 12 geformt wurde, oder sie können auf dein Band gelassen Averden, um als entfernbare Zwischenschicht zu wirken. Bei der in Pig. 1 gezeigten Vorrichtung wird die Haspel 15 durch einen elektrischen Motor, der nicht gezeigt wird, angetrieben, der in der Lage ist, eine ausgewählte konstante Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die Bewegung dieser Spule bzw. Haspel zieht die Fasern durch die Vorrichtung.
Fig.2zeigt eine Form des Imprägnierbades. Der Behälter kann aus irgendeinem geeigneten Material, wie Metall, Glas, Kunststoffen oder glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehen. Wie oben erwähnt, können die Faserkabel unter einer frei rotierbaren Walze 3, die nahe dem unteren Teil des Tanks aufgehängt ist, geleitet werden, um komplette Imprägnierung zu bewirken. Diese Walze ist, wie in Fig. 2 gezeigt wird, vorzugsweise gerillt und jedes Faserkabel passiert die Walze in einer getrennten Rille. Die Rillen haben in ihrer Grundfläche vorzugsweise gleiche Breite wie der Anteil der Breite sein soll, den jede Faserkabel zu der Gesamtbreite des Endbandes beiträgt. Wenn beispielsweise 7 Faserkabel in einer Seiten-zu~Seiten-Anordnung unter Bildung eines Bandes mit einer Breite von 7 cm angeordnet sind, dann trägt jedes Faserkabel 1 cm zu der Gesamtbreite des Bandes bei und die Rillen in der Walze sind in ihrer Grundfläche 1 cm breit. Durch die Passage um die Walze werden die Faserkabel etwas flachgedrückt und dies erleichtert den Durchgang der Faserkabel durch die Vorrichtung, durch die sie durchgehen, wenn sie das 'Imprägnierbad verlassen, wobei sie weiter glatt gestreckt werden, und wobei das überschüssige Lösungsmittel des Harzes entfernt wird. Im allgemeinen ist die Vorrichtung so, daß, obgleich die Faserkabel beachtlich plattgedrückt v/erden, die Bänder, die hergestellt
109826/1 51 A
werden, dicker sind als das fertige Band, dessen Dicke durch die ¥alzen 11 und 12 reguliert werden kann.
Die Formvorrichtung kann Schlitze Idzw. Durchgangsöffnungen besitzen, durch die die Faserkabel durchgehen und die in Metall, Glas oder anderes geeignetes Material geschnitten oder geformt sind. Vorzugsweise ist die länge jedes Schlitzes gleich dem Anteil der Breite, die jedes Faserkabel in dem Endband beiträgt. In 3?ig. 2 enthält die .Formvorrichtung eine Reihe von Schlitzen (21), die in einem Metallblatt 22 eingeschnitten sind und das ein Seildeckel des Tanks 2 bilden kann. Die oberen und unteren Enden der Schlitze können gerundet sein. Die Formvorrichtmi- f gen können ebenfalls Hohlkegel sein, deren oberen Ende unter Bildung der nötigen schlitzähnlichen Öffnungen abgeflacht sind, und deren unteren Ende einen kreisförmigen Querschnitt haben und in entsprechend geformte Düsen enden, die in den Deckel des Tankes 2 geschnitten sind. Eine Düse dieser Art, verbunden mit einem röhrenförmigen Imprägnierbad, wird in Fig. 8 gezeigt.
Die Formvorrichtung kann ebenfalls in Form von zwei harten Oberflächen vorliegen, zwischen denen die imprgänierten Faserkabel durchgeleitet werden und wobei die Flächen Vorrichtungen haben, um die Ausdehnung an der Seite zu beschränken, d.h., um die Breite der Bänder zu regulieren. Vorzugsweise sind die Beschrän- j kungsvorrichtungen so angeordnet, daß die Breite jedes Bandes gleich ist dem Anteil'der Breite, die jedes Band zu der Gesamtbreite der. Endbahn beiträgt. Die Beschränkungsvorrichtungen können Stäbe sein, die an den Oberflächen angebracht oder Rillen, die in die Oberflächen eingeschnitten sind. Die Flächen und Stäbe können aus hartem Material mit langer Gebrauchsdauer hergestellt sein, das sehr glatt gemacht werden kann, beispielsweise aus Glas oder einem Metall, wie Messing oder Stahl.
Eine Art dieser Formvorrichtung ist in den Fig. 3 und 3a gezeigt. Zwei Platten 31 und 32, die in einer Entfernung voneinander getrennt sind, diegleich ist oder größer als die Dicke des herzustellenden Bandes, werden vertikal über dem Imprägnierbad gehalten. Die Faserstränge passieren durch die Platten und werden
109826/15U
- 10 -
durch eine Reihe von Stäben 33, die mit der Platte 32 verbunden sind, getrennt und begrenzt und sie passieren durch Löcher in der Platte 31. Die Entfernung zwischen den Platten kann durch Bewegen der Platte 31 entlang der Stäbe reguliert.werden..
Eine zweite Art einer !Formvorrichtung ist in den Pig. 4 und 4a gezeigt. Zwei Platten 41 und 42 befinden sich voneinander entfernt horizontal über dem Imprägnierbad. Jede Platte hat auf einer Seite Stäbe 43 oder 44, die vorzugsweise durch den Anteil der Breite, die jedes Faserkabel beiträgt, getrennt sind. Die Entfernung dieser Platten ist nicht kritisch und sie können gewünscht enfalls horizontal bewegt werden, so daß sie nicht in der gleichen vertikalen Ebene liegen. Jedes Faserkabel 40 wird von dem Bad heraus neben die Platte 41 zwischen einem Paar von Stäben 43, dann zwischen den Platten und wird schließlich über das Ende 2 der Platte 42 zwischen einem Paar Stäben 44 geleitet. Die Enden der Platten 41 und 42 zwischen den Stäben können abgerundet sein.
Eine noch weitere Art dieser Formvorrichtung ist in den Fig. 5 und 5a gezeigt. Diese enthält zwei eingerillte Stäbe 51 und 52, die über dem Imprägnierbad getrennt horizontal angebracht sind. Sie sind so befestigt, daß sie nicht rotieren, aber zueinander justiert werden können, um einen mehr oder weniger großen Grad von Aufwicklung für die Faserstränge 50 zu ergeben. Die Breite der Rillen 53 in jedem Stab ist vorzugsweise gleich dem Anteil der Breite, den jedes Band zu der Endbahn beiträgt.
Zurückkommend- auf Fig. 1 können die Faserkabel direkt in das Imprägnierbad geleitet und um die Walze 3 gezogen werden, aber die sehr leichten Kohlenstoffasern neigen dahin, daß sie in der Harzlösung auf unkontrollierte unregelmäßige V/eise flotieren. Diese Neigung kann Bänder mit ungleicher Faserdichte ergeben und so ist es bevorzugt, jedes Faserkabel in das Bad durch eine Eingangsöffnung einzuleiten, die die Fasern reguliert und arretiert, während sie die Walze 3 passieren. Die Eingangsöffnung kann eine Fuge oder ein Spalt zwischen zwei Zähnen eines Kamms
109826/15U
sein öder eine kleine kreisförmige HÖlile, die in einer Metallplatte oder in ein anderes geeignetes Material geschnitten ist. Besonders gute Ergebnisse wurden mit kreisförmigen Ösen 23 erhalten, die in die Höhlen, die in die Metallplatte 24 geschnitten sind, wie es in Pig. 2 gezeigt wird, versenkt sind. Die Ösen können aus hartem verschleißfestem sehr glatten Material wie aus keramischen Stoffen, Metall oder Glas sein. Die Yerteilung der Öffnungen über der Oberfläche des Tanks und ihre !Trennung hängt von der Breite und Dichte des gewünschten Bandes ab.
.Anstelle daß man die Kabelstränge durch ein Bad leitet, kann man ^ jedes Paserkabel durch eine getrennte Imprägnierlösung leiten, " die man beispielsweise in einer U-förmigen Röhre, wie es in Pig. 8 gezeigt ist, hält. Wie dort gezeigt ist, enthält das Imprägnierbad eine Glasröhre 81, die beispielsweise einen inneren Durchmesser von ungefähr 2 cm besitzt und um einen Radius von ungefähr 5 cm gebogen ist. Die Düse enthält ein ausgeflachtes Glasrohr 82 mit einem konisch geformten Endteil 83, dessen äußere Fläche so hergerichtet ist, daß sie in einen entsprechenden Plansch 84 passt, der am Ende der U~förmigen Röhre angebracht ist.
Yorzugsweise sind die Walzen 7 und 8 am oberen und äußeren Ende des Trocknungsturms, wie es in Pig. 1 gezeigt wird, auf die Jk gleiche Weise wie- die Walze 3 gerillt. Die imprägnierten trockenen Bänder, die die Wälze 8 verlassen, können, wie oben erwähnt, in einer angrenzenden Seiten-zu-Seiten-Aiiordnung angeordnet werden, indem man sie durch Kanäle abwärts leitet, so daß die Bänder am Ende der Kanäle in der gleichen horizontalen Ebene in der gewünschten Beziehung liegen. Jedoch wird bei einer bevor-,zugten Ausführungsform das Anordnen der. trockenen Bänder dadurch erreicht, daß man zwei gerillte Oberflächen verwendet, wobei die Breite der Rillen und der erhobenen Plächen zwischen den Rillen gleich ist ÄemJBreiteanteil, den jedes Band zu der Gesamt- \ breite "der Sndbahn beiträgt und die Rillen auf einer Pläche ausgerichtet sind mit den erhobenen Plächen zwischen den Rillen der» t zweiten Pläche, so daß die Bänder, die durch die Rillen der
109826/1514
einen Fläche passieren, in einer sich, angrenzenden Seiten-anSeiten-Beziehung mit den Bändern, die durch die Rillen der zwei-' ten Fläche passieren, angeordnet werden. Die gerillten Flächen können in Form zweier kammähnlicher Gebilde, die aus Metall hergestellt sind, vorliegen, aber bevorzugt ist. es, gerillte Walzen (9 und 10) zu verwenden. Die Fig. 6 zeigt im Teil ein Paar Walzen, mit denen man eine Bahn aus sieben Bändern formen kann.
Die obere Walze 9 hat vier Rillen 61, die durch drei hervorstehende Teile 62 getrennt sind. Die Breite jeder Rille und jedes hervorstehenden Teils ist vorzugsweise gleich der Breite eines jeden Bandes. Die untere Walze 10 hat drei Rillen 63, die durch zwei hervorstehende Teile 64 getrennt sind, die hervorstehenden Teile und die Rillen haben die gleiche Breite wie die der oberen Walze. Die Rillen der unteren Walze befinden sich in der gleichen vertikalen Ebene wie die hervorstehenden Teile der oberen Walze und die hervorstehenden Teile der unteren Walze sind in der gleichen vertikalen Ebene wie die Rillen der oberen Walze.
Die sieben Bänder, die die Walze 8 verlassen, v/erden geteilt,
wobei vier durch die obere Walze 9 in den vier Rillen 61 und
drei durch die untere Walze 10 in den drei Rillen 63 geleitet werden.
Die Walzen 9 und 10 befinden sich so nahe wie möglich an den Walzen 11 und 12, so daß die Bänder, die die Walzen 9 und 10 verlassen, schnell in den Spalt der Walzen 11 und 12 eintreten, v/o sie in der sich angrenzenden Seiten-zu-Seiten-BeZiehung gepreßt werden.
Die Walzen 11 und 12 können jeweils ebene Flächen haben, aber vorzugsweise hat eine Walze, die benachbart zu den Walzen 9 und 10 ist, eine Rille rundherum, die so breit ist wie die geforderte Breite in der Endbahn, während die andere Walze eine passende Schulter bzw. einen passenden hervorstehenden Teil besitzt, der in diese Rille paßt. Solche Walzen sind in der Fig. 7 dargestellt. Der Spalt zwischen der Rille 71 und dem Vorsprung bzw.
109826/ 1 5U
der Schulter 72 ist vorzugsweise einzustellen, so daß man Bänder mit verschiedenen Dicken herstellen kann.
Wenn die angeordneten Bänder von den Walzen 9 und 10 in den Spalt der Walzen 11 und 12 passieren, wird ein kontinuierlicher Harzfilm an die oberen und unteren Oberflächen von den Spulen 13 und 14 (vgl. 3?ig. 1) angebracht. Eine oder beide der V/alzen 11 und 12 können erwärmbar sein, um das Hießen "des Harzes um die lasern zu unterstützen. Vorzugsweise enthalten die kontinuierlichen Harzfilme eine abziehbare Stützfläche, die durch den Spalt der Walzen 11 und 12 geht, und verhindert, daß das Harz an den Walzen klebt. Wenn die Harzfilme keine Stützfolien enthalten, | sollten Vorrichtungen vorgesehen werden, um zu verhindern, daß das Harz und/oder das Band sich an den Walzen festklebt. Beispielsweise kann man die Walzen mit einem Material, das an das Harz nicht klebt, überziehen, oder man kann eine geeignete Zwischenschicht, beispielsweise in Form eines Loops vorsehen, die kontinuierlich zwischen den Walzen und den Bestandteilen des Bandes passiert.
Der Harzfilm kann ein wärmehärtbares oder thermoplastisches Harz oder eine Mischung dieser beiden Arten sein.
Geeignete Harze, die in Filme verarbeitet werden können, und die nötigenfalls ein Härtemittel einschließen, können sein einfache ™ wärmehärtbare Harze, wie ein Epoxyharz (d.h. eine Substanz, die im Durchschnitt mehr als eine .1,2-Epoxydgruppe im Molekül enthält), ein Resol, das aus einem Phenol, wie Phenol selbst und einem "Aldehyd, wie Formaldehyd gebildet wurde, ein ungesättigter Polyester, ein Silikonharz, ein Melarainharz oder ein Furanharz oder Mischungen der wärmehärtbaren Harze, Vorzugsweise enthalten sie ebenfalls ein thermoplastisches Harz, das nicht wärmehärtbar ist. Beispiele derartiger Zusammensetzungen sind: Resole mit als thermoplastischem Bestandteil, einem Polyvinylacetat oder einem Hylon; ein Hovolack, gebildet aus einem Phenol, wie Phenol selbst und Formaldehyd oder einem anderen Aldehyd, mit einem Heoprenkautschuk oder einem Acrylnitrilkautsch.uk; und Epoxydharze
1098267 1 BU
-H-
init einem Ph.enoxyh.atz (d.h. einem Polyarylen-polyhydroxypolyäther, der im wesentlichen frei ist von 1,2-Epoxydgruppen, der ein Mischpolymerisat eines zweiwertigen Alkohols mit entweder einem Diglycidyls.th.er eines zweiwertigen Phenols oder mit Epichlorhydrin ist, und der sich wiederkehrenden Einheiten der Formel:
-OROCH0CHCH0-
2I 2
OH
enthält, worin R eine Arylengruppe bedeutet), ein Polysulfoii (d.h. ein Polymeres, das sich wiederkehrende Einheiten, der Formel -RSOp- enthält, worin Il die zuvor gegebene Definition besitzt} oder ein Mischpolymerisat eines a-Olefinkohlenwasserstoffes und eines oc-Olefins mit einem Ester einer Carbonsäure.
Geeignete thermoplastische Harzzusammensetzungen können nur ein thermoplastisches Harz, wie ein Polycarbonat, ein Polyoxymethylen, ein Polyimid, ein Poly-(benzimidazol) oder ein Polyamid enthalten oder sie können eine Mischung von- thermoplastischen Harzen enthalten.
Wie bereits angegeben, werden diese Harze vorzugsweise in Form von Filmen angewendet, im allgemeinen sind Pulver unbequem zu verwenden, insbesondere mit Kohlenstoffasern und anderen leichten, spröden Fasern. Sie v/erden in Filme auf bekannte "v/eise verarbeitet. Das Handhaben eines Harzfilmes ist oft leichter, wenn dieser eine klebrige Oberfläche besitzt. Diese kann hergestellt v/erden, indem man den Film mit einer Substanz überzieht, die während der lagerung des Filmes bei Zimmertemperatur die Klebrigkeit bewirkt, aber die selbst,zu einem harten, unlöslichen, unschmelzbaren Harz unter d,en Bedingungen, die bei den nachfolgenden Verarbeitungsstufen des Bandes verwendet v/erden, härten. In vielen Fällen jedoch besitzen die Filme von wärmehärtbaren Harzzusammensetzungen, selbst solche, die ein thermoplastisches, nicht wärmehärtbares Harz enthalten, schon unter den verwendeten Bedingungen zum Imprägnieren der Kohlenstoffasern eine geeignete
1 0 9 8 2 6 / 1 5 U
Klebrigkeit.
Das Harz, das in dem Imprägnierbad verwendet wird, kann gleich sein, wie das "zweite Harz, oder es kann davon verschieden sein.Es kann oft von einer anderen Art sein. Man kann so ein Epoxydharz zum Imprägnieren .der Faserkabel verv/enden, während das zweite Harz eine Mischung eines phenolischen llesols mit einem Polyvinyacetal sein kann.
Alle geieigneten flüchtigen Lösungsmittel können zur Herstellung der Imprägnierlösungen verwendet werden, natürlich muß die Trockenvorrichtung bei einer Temperatur "betrieben v/erden, die ^ ausreichend hoch ist, um im wesentlichen das Jyesamte Lösungsiiiit- M tel von dem Band zu entfernen.
Die Konzentration der ni^ht flüchtigen harzförmigen Verbindungen In1 der Imprägnierlösung hängt stark von dem gewünschten Gesamtharzgehalt des Bandes ab und dem Anteil der Menge, die bei der zweiten Harzbe*handlung in Form eines Filmes aufgebracht wird. Die günstigsten Harzanteile, die bei jeder Stufe aufgebracht werder können leicht durch Versuche bestimmt werden. Im allgemeinen erhält man optimale Ergebnisse, wenn der größere Anteil des Harzes als zweites Harz angebracht wird. Vorzugsweise werden weniger als 40 YoI.~fof insbesondere weniger als 25 Vol.-$, des gesamten Harzes, das in dem Endband vorhanden ist, während der er- Jk sten, d.h. der Imprägnierungsstufe, angebracht. Der kleinste Anteil an Harz, der in der ersten Stufe angebracht wird, beträgt in der ersten Stufe in der Praxis ungefähr 5 cß> und vorzugsweise werden mindestens 10 Vol.-$ angebracht.
Die Geschwindigkeit, mit der die laserkabel durch die Vorrichtung gezogen .werden, hängt in gewissem Maße von der Größe der Eingangsöffnungeii und der Löcher in den Düsen ab. Gute Ergebnisse wurden erhalten mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10' m/Minute, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von 0,6 bis 1,2 m/Minute.
Bänder aus Kohlenstoffasern, hergestellt nach dem erfindungsge-
109826/15H
mäßen Verfahren, können direkt, wie sie hergestellt werden, verwendet werden oder die Bänder können Seite an Seite angelegt werden, um einen großen Bogen herzustellen. In. jedem Fall ks.nn man laminierte Produkte herstellen, indem man Teile des Bandes oder der Bahn in die gewünschte Form schneidet, die Bahnen zusammensteckt und sie unter Verwendung von Wärme und Druck konsolidiert. Um dem Produkt größere Festigkeit zu verleihen, können einige Blättchen so geschnitten v/erden, daß, wenn sie aufeinander liegen, die Kohlenstoffasern in einem Winkel zu denen im benachbarten Blatt liegen.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Wenn nichts anderes angegeben, sind die Teile als G-ewichtsteile angegeben.
Die verwendeten Harze waren die folgenden:
"Epoxydharz A; war ein Polyglycidyläther, hergestellt auf bekannte Weise aus 2t 2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und Ej)ichlorhy- drin in Anwesenheit eines Alkalis. Es hatte einen Epoxydgehalt im Bereich von 5,0 bis 5,2 Äquiv./kg und eine Viskosität bei 210C im Bereich von 200 bis 4-00 Poise.
"Epoxydharz B" war ein Polyglycidyläther, hergestellt auf ähnliehe Weise, der aber einen 1,2-Epoxydgehalt im Bereich von 0,25 bis 0,42 lquiv./kg besaß und einen Erweichungspunkt ^Durrans) im Bereich von 145 bis 1550C aufwies.
"Epoxydharz C" war ein Polyglycidyläther, hergestellt auf ähnliche V/eise, aber mit einem 1,2-Epoxydgehalt im Bereich von 1,9 bis 2,2 Ä'quiv./kg und einem Erweichungspunkt (Durrans) im Bereich von 64 bis 760C.
Beispiel
Epoxydharz A (100 Teile), Epoxydharz 0 (100 Teile) und Dicyandi amid (10 Teile) wurden in Methoxyäthanol (2000 Vol.-Teile) unter Bildung einer Mprägnierlb'sung gelöst.
1Ö982B/15U
Epoxydharz A (80 Teile) und Epoxydharz B (100. Teile) wurden in einem Mischer mit Z-Elügeln "bei 1500C erwärmt. Wenn die Mischung homogen geworden war, wurde sie auf 1OO0C gekühlt und eine vermahlene Mischung, die 20 Teile Epoxydharz A und 10 Teile Dicyandiamid enthielt, wurde eingearbeitet. Die Mischung wurde in einen Film mit einer Dicke von 0,1 mm Dicke gegossen.
Die Imprägnierlösung wurde in ein Bad gegeben, das teilweise mit einem Metalldeckel, der sieben Eingangsöffnungen enthielt, bedeckt war. Diese Öffnungen enthielten kreisförmige keramische Ösen mit einem Durchmesser von 0,4 ein, die in Löcher eingesetzt ^ waren, die in den Metalldeckel geschnitten waren. Eine frei rotierbare Walze mit sieben um sie laufenden Rillen mit einer Breite von 0,365 cm wurde nahe dem Boden des Bades angebracht.
Über der Seite des Bades, die von den Eingangsöffnungen entfernt war, waren zwei Messingplatten, wie in 3?ig. 4 gezeigt ist, angebracht. Die Platten, die jeweils 1,3 cm breit und 14,5 cm lang waren, wurden an der einen Seite, wie es gezeigt wird? mit 8 Stahlstäben, die 1 cm lang waren und 0,363 cm von einander entfernt waren, ausgerüstet. Die Platten waren 2 cm voneinander entfernt und horizontal über der Seite des Bades angebracht, so daß die Stäbe der niedrigeren Platte auf die Seite des Bades zeigten, das mit den Eingangsöffnungen ausgerüstet war und die d Stäbe der oberen Platten zeigten in die.entgegengesetzte Richtung.
Ein Trockenturm, der vertikal über diesen Platten angebracht war, war 305 cm hoch und mit einem zentralen, vertikalen Teiler ausgerüstet. Er wurde mit einem elektrischen Heizband, das um ihn gewickelt war, erwärmt. Eine frei rotierbare Walze mit einem Durchmesser von 9,0 cm und mit 7 um sie laufenden Rillen, Jede 0,363 cm breit, wurde über dem Turm angebracht und eine ähnliche Walze wurde unter ihm angebracht.
Sieben Faserkabel wurden durch die Eingangsöffnungen in das Imprägnierbad unter die sich im Bad befindende Walze geleitet und
109826/1514
aus dem Bad durch die horizontalen Platten, wo sie in Bänder geformt wurden. Jedes Paserkabel v/urde von dem nächsten getrennt" gehalten und begrenzt, indem man bewirkte, daß es in eine Rille der Walze lag und indem man es durch eine Spalte zwischen zwei der Stahlstifte leitete, die mit den Platten verbunden waren.
Die Bänder, noch getrennt gehalten, wurden auf der einen Seite des Trockenturmes über die gerillte Walze am Kopf und auf der anderen Seite des Trockenturins herabgeleitet. Der Turm v/urde bei einer konstanten Temperatur von 7O°C gehalten.
Die Bänder wurden dann getrennt und zu zwei gerillten Walzen wie in Pig. 6 geleitet. Die Walzen, die so angebracht waren, daß ihre Achsen in horizontaler Ebene lagen, waren 5,50 cm entfernt. Die Walzen hatten, wie es gezeigt wird, um sie umlaufende Rillen, wobei die Rillen und die hervorstehenden Teile jeweils 0,363 cm breit γ/aren. Unmittelbar benachbart zu diesen Walzen war ein Paar erwärmte Walzen mit einem Spalt, wie in Pig. 7 gezeigt, angebracht. Die Rille in der unteren Walze und der hervorstehende Teil der oberen Walzen waren jeweils 2,54 cm breit. Die Walzen waren durch einstellbare Pedern gegeneinander gedrückt.
Vier der 7 Bänder wurden in alternativer Reihenfolge von der Walze am unteren Teil des Turms in die Rillen in die obere Walze geleitet, währen drei Zv/ischenbänder in die Rillen der unteren Walze geleitet wurden. Auf diese V/eise wurden die '7 Bänder zusammen in Seiten~zu-Seiten-Anordnung gebracht und bildeten ein 2,54 cm breites Band, das fast unmittelbar in die Rille der erwärmten Haltewalzen eingeleitet wurde. Beim Eintreten des Bandes in den Spalt wurde dieses an _ der oberen und unteren Oberfläche: mit einem kontinuierlichen Harzfilm kontaktiert, der 2,54 cm breit war und von einem abziehbaren Papier auf der Rückseite unterstützt v/urde.
Die Haltewalzen wurden auf 700G erwärmt und die Federn wurden so eingestellt, daß das Band 3,56 χ 10 cm dick v/ar.
1 09 82 67 15U
. Das Band wurde auf eine Spule aufgewunden, die mit einer solchen Geschwindigkeit "betrieben wurde, daß die Faserkabel durch die Vorrichtung, mit einer Geschwindigkeit von 0,6 m/Minute passierten. Das Papier auf der Rückseite der zwei Harzfilme wurde nicht entfernt, so daß das Papier.auf der Rückseite als entfernbare Zwischenschicht verblieb.
"Laminate, die durch Ubereinanderlegen von Streifen des so hergestellten Bandes gebildet wurden, konnten durch Erwärmen während 1 Stunde bei 17O0G und einem Druck von 7 kg/cm konsolidiert werden. ■ t>

Claims (22)

  1. - 20 Pat entansprüche
    1 J Verfahren zur Herstellung eines harzimprägnierten Bandes "bzw. iiner liarzinprägni erteil Bahn aus einer Vielzahl.von Faserkabeln bzw. Wergsträngen, dadurch gekennzeichnet, daß man die !Fasericabel mit einer Lösung eines ersten Harzes in einem flüchtigen Lösungsmittel imprägniert, jedes Faserkabel in Form eines Bandes von im wesentlichen gleicher Breite formt, im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel von jedem Band entfernt, die imprägnierten Bänder in eine sich angrenzende Seiten-zu-Seiten-Beziehung anordnet und die oberen und unteren Oberflächen der angeordneten Bänder mit einem zweiten Harz unter solchen Bedingungen kontaktiert, daß das zweite Harz um die Bänder fließt und ein kohärentes harzimprägniertes Band daraus gebildet wird.
  2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite-Harz mit den oberen und unteren Flächen der angeordneten Bänder in Form eines kontinuierlichen Films kontaktiert-wird.
  3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man -durch die Anwendung von Wärme bewirkt, daß das zweite Harz um die angeordneten Bänder fließt.
  4. 4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Anwendung von Druck bewirkt, daß das zweite Harz um die Bänder fließt.
  5. 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Harze,entweder das erste oder das zweite Harz, wärmehärtbar ist.
  6. 6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Harz ein wärmehärtbares A-Stufenharz ist und daß die Bedingungen, die man wählt, um zu bewirken, daß das zweite Harz um die angeordneten Bänder fließt, so sind, daß das zweite Harz in ein festes, aber noch schmelzbares Produkt im B-Zustand überführt wird.
    1 09826/ 1 5 U
    ■:*;(:!:! j;11;;1' Ι-·»||Γ"·'»■*■■■;;* ■;■■.
    2Q58527
    - 21 -
  7. 7. Verfahren, gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Harz ein wärmehärtbares A-Stufenharz ist und daß die Bedingungen, die man wählt, um zu bewirken, daß es um die angeordne- v ten Bänder fließt, so sind, daß das zweite Harz vorwiegend im Α-Zustand verbleibt.
  8. 8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 40 Vol.~$ des gesamten Harzes, das in dem Endband vorhanden ist, während der ersten Stufe angebracht wird.
  9. 9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß weniger
    als 25 Vol.~$ des gesamten vorhandenen Harzes in dem Endband wäh- J rend der ersten Stufe angebracht werden.
  10. 10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 5 Vol.-4> des gesamten in dem Endband vorhandenen Harzes während der ersten Stufe angebracht werden.
  11. 11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 10 Vol.-5» des gesamten Harzes, das in dem Endband vorhanden ist, während der ersten Stufe angebracht werden.
  12. 12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kohlenstoffasern sind.
  13. 13. Vorrichtung zur Herstellung harzimprägnierter Bänder aus einer Vielzahl von Faserkabeln, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Imprägnieren einer Vielzahl von Faserkabeln mit einer Lösung eines ersten Harzes, Vorrichtungen, um jedes Faserkabel in Form eines Bandes von im v/esentlichen gleicher Breite zu formen, Vorrichtungen, um die imprägnierten Bänder, aus denen im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel entfernt wurde, in eine sich angrenzende Seiten-zu-Seiten-Beziehung anzuordnen, Vorrichtungen, um die oberen und unteren Oberflächen der angeordneten Bänder mit einem zweiten Harz zu kontaktieren,. Vorrichtungen, um zu bewirken, daß das zweite Harz um die Bänder fließt und daraus eine kohärente harzimprägnierte Bahn bildet bzw. ein kohärentes harzirapräg-
    1 0 9 8 2 6 / 1 5 U
    niertes Band bildet, und Vorrichtung, um die Faserkabel durch. die Vorrichtung zu "bewegen,
  14. 14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Imprägnieren der ]?aserlca"bel mit einer Lösung eines ersten Harzes einen 'Dank umfaßt, der die Harzlösxuig enthält .
  15. 15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Formen eines jeden Faserkabels in ein Band mit im wesentlichen gleich konstanter Breite Schlitze umfaßt, durch die die Faserkabel durchgeleitet v/erden.
  16. 16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze durch abgeflachte obere Enden von Hohlkegeln gebildet werden.
  17. 17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze,durch die die Faserkabel durchgehen, durch zwei harte Flächen gebildet werden, wobei die seitliche Ausdehnung der Bänder durch Stäbe, diemit den Oberflächen verbunden oder durch Rillen,die in die Oberflächen geschnitten sind, begrenzt werden.
  18. 18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die-Vorrichtung zum Anordnen der imprägnierten Bänder in einer sich angrenzenden Seiten-zu-Seiten-Beziehung zwei gerillte Flächen umfaßt, wobei die Breite der Rillen und die der erhöhten Flächen zwischen den Rillen gleich ist dem Anteil, den jedes Band zu der gesamten Breite der Bahn beiträgt und daß die Rillen auf einer Fläche mit den erhobenen Flachen zwischen den Rillen der zweiten Fläche so angeordnet sind, daß die Bänder", die durch die Rillen der einen Fläche passieren, in der gewünschten Anordnung angeordnet werden.
  19. 19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Kontaktieren der oberen und unteren Flächen der angeordneten Bänder mit einem zweiten
    109826/15U
    - 23 -
    Harz zwei Formwalzen umfaßt, die federnd miteinander verbunden sind.
  20. 20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zwei Formwalzen eine außen umlaufende Rille besitzt, mit der Breite, die in der Endbahn gefordert wird, während die andere Walze eine passende Schulter besitzt, die in die Rille paßt.
  21. 21. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die bewirkt, daß das zweite Harz um die Bänder fließt, zwei Formwalzen enthält, von denen mindestens eine erwärmt ist und die zueinander so angeordnet sind, ,, daß, wenn die angeordneten Bänder in den Spalt zwischen den Walzen mit einem Harzfilm gegeben werden, der Harzfilm um die Fasern fließt und ein kohärenteB imprägniertes Band bzw. eine kohärente imprägnierte Bahn gebildet wird.
  22. 22. Harzimprägniertes Band, hergestellt gemäß einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 13.
    109826/15U
DE19702058527 1969-11-28 1970-11-27 Verstaerkte Kunststoffmaterialien Pending DE2058527A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5843469 1969-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2058527A1 true DE2058527A1 (de) 1971-06-24

Family

ID=10481616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702058527 Pending DE2058527A1 (de) 1969-11-28 1970-11-27 Verstaerkte Kunststoffmaterialien

Country Status (14)

Country Link
US (2) US3737352A (de)
JP (1) JPS4842461B1 (de)
AT (1) AT318909B (de)
BE (1) BE759573A (de)
BR (1) BR7024201D0 (de)
CA (1) CA942172A (de)
CH (1) CH545681A (de)
DE (1) DE2058527A1 (de)
ES (1) ES385971A1 (de)
FR (1) FR2072299A5 (de)
GB (1) GB1310350A (de)
NL (1) NL7017397A (de)
SE (1) SE368526B (de)
ZA (1) ZA707948B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137098A1 (de) * 1980-09-18 1982-04-22 Sumitomo Chemical Co., Ltd., Osaka Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von prepreg-schichten

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873389A (en) * 1971-12-08 1975-03-25 Philco Ford Corp Pneumatic spreading of filaments
SE396908B (sv) * 1972-03-13 1977-10-10 Perstorp Ab Framstellning av ett glasfiberforsterkt epoxihartslaminat avsett for framstellning av tryckta kretsar
FR2180606B1 (de) * 1972-04-19 1974-09-13 Rhone Poulenc Textile
GB1522039A (en) * 1975-11-27 1978-08-23 Ciba Geigy Ag Method of producing reinforced plastics material
GB1570000A (en) * 1976-06-10 1980-06-25 Nat Res Dev Thermoplastics materials
GB1549672A (en) * 1976-11-06 1979-08-08 Ciba Geigy Ag Reinforced plastics materials
DE2746998C2 (de) * 1977-10-19 1984-09-20 Fujii, Haruyuki, Nishiwaki, Hyogo Vorrichtung zur Herstellung eines in Längsrichtung durch vorgespannte Fasern verstärkten Kunstharzgegenstandes
DE2941785C2 (de) * 1979-10-16 1991-07-04 Technochemie Gmbh, Verfahrenstechnik, 6901 Dossenheim Schichtstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2942729C2 (de) * 1979-10-23 1983-01-05 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Verfahren und Vorrichtung zum Tränken von Verstärkungsmaterialien mit einem harzförmigen Bindemittel
FR2542338B1 (fr) * 1983-03-10 1986-01-31 Inst Nat Rech Chimique Procede d'impregnation en continu, par des polymeres a l'etat solide, de fibres de grande longueur, machine pour la mise en oeuvre de ce procede et produits en resultant
US4623577A (en) * 1985-02-01 1986-11-18 Allied Corporation Circuit board made from cross-linked polycyanurate polymer, thermoplastic polymer and polyaramid fiber
US4867834A (en) * 1986-04-07 1989-09-19 Hercules Filament winding system
US4822444A (en) * 1986-04-25 1989-04-18 Rohr Industries, Inc. Filament winding mechanism for forming and winding a shingled gap free band
US4804427A (en) * 1986-11-05 1989-02-14 Allied-Signal Inc. Composites via in-situ polymerization of composite matrices using a polymerization initiator bound to a fiber coating
US4894105A (en) * 1986-11-07 1990-01-16 Basf Aktiengesellschaft Production of improved preimpregnated material comprising a particulate thermoplastic polymer suitable for use in the formation of substantially void-free fiber-reinforced composite article
US5128198A (en) * 1986-11-07 1992-07-07 Basf Aktiengesellschaft Production of improved preimpregnated material comprising a particulate thermoplastic polymer suitable for use in the formation of a substantially void-free fiber-reinforced composite article
US4898770A (en) * 1987-04-07 1990-02-06 Owens-Corning Fiberglas Corporation Process for producing preformable continuous strand mats using a mixture of thermosetting and thermoplastic resin
GB2204888A (en) * 1987-05-18 1988-11-23 Textilver Sa Fibre reinforced matrix
GB8822521D0 (en) * 1988-09-26 1988-11-02 Tech Textiles Ltd Method of producing formable composite material
US5200018A (en) * 1990-12-19 1993-04-06 Hercules Incorporated Ribbonizing apparatus for individually heating a plurality of laterally adjacent tows in a fiber placement device
US5273602A (en) * 1990-12-19 1993-12-28 Hercules Incorporated Ribbonizing method for selectively heating a respective one of a plurality of fiber tows
CA2057225C (en) * 1990-12-19 1994-09-27 John A. Johnson Band fiber forming and placement delivery head
CA2057222C (en) * 1990-12-19 1998-05-19 Keith G. Shupe Fiber placement delivery system
US5167880A (en) * 1990-12-24 1992-12-01 Allied-Signal Inc. Phenolic-triazine resin finish of carbon fibers
US5178907A (en) * 1991-05-17 1993-01-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Process for the fabrication of high density continuous fiber preforms
EP0534092B1 (de) * 1991-07-31 1996-09-18 Hercules Incorporated In-situ-Aushärtungssystem
ES2127803T3 (es) * 1992-08-11 1999-05-01 Hexcel Corp Resinas termoestables endurecidas con polimeros de sulfona.
AU5090293A (en) * 1992-09-09 1994-03-29 Clock Spring Company L.P. High tensile strength composite reinforcing bands and methods for making same
US5355567A (en) * 1992-12-18 1994-10-18 Hoechst Celanese Corporation Process for preparing engineered fiber blend
US5397523A (en) * 1993-07-20 1995-03-14 Cincinnati Mliacron Inc. Method and apparatus for sizing composite tows
US5395477A (en) * 1993-10-20 1995-03-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Apparatus for consolidating a pre-impregnated, filament-reinforced polymeric prepreg material
JP3584065B2 (ja) * 1994-09-12 2004-11-04 住友化学工業株式会社 長繊維強化樹脂構造物の製造装置及び製造方法
US6562435B1 (en) 1999-03-20 2003-05-13 Survival, Incorporated Method for forming or securing unindirectionally-oriented fiber strands in sheet form, such as for use in a ballistic-resistant panel
US6669802B2 (en) * 2000-12-21 2003-12-30 Spenco Composite riser
US8852475B2 (en) * 2005-12-01 2014-10-07 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Method of making continuous filament reinforced structural plastic profiles using pultrusion/coextrusion
US7987885B2 (en) * 2005-12-01 2011-08-02 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation System and die for forming a continuous filament reinforced structural plastic profile by pultrusion/coextrusion
US8652570B2 (en) * 2006-11-16 2014-02-18 Honeywell International Inc. Process for forming unidirectionally oriented fiber structures
US7993478B2 (en) 2007-03-28 2011-08-09 Honeywell International, Inc. Method to apply multiple coatings to a fiber web
DE102011010330B4 (de) * 2011-02-04 2015-11-12 Universität Kassel Extrusionswerkzeug
JP6757581B2 (ja) * 2016-03-24 2020-09-23 美津濃株式会社 繊維強化部材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137098A1 (de) * 1980-09-18 1982-04-22 Sumitomo Chemical Co., Ltd., Osaka Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von prepreg-schichten

Also Published As

Publication number Publication date
CH545681A (de) 1974-02-15
BE759573A (fr) 1971-05-27
BR7024201D0 (pt) 1973-04-05
FR2072299A5 (de) 1971-09-24
US3737352A (en) 1973-06-05
NL7017397A (de) 1971-06-02
CA942172A (en) 1974-02-19
ZA707948B (en) 1971-08-25
ES385971A1 (es) 1973-11-16
SE368526B (de) 1974-07-08
GB1310350A (en) 1973-03-21
US3796624A (en) 1974-03-12
JPS4842461B1 (de) 1973-12-12
AT318909B (de) 1974-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2058527A1 (de) Verstaerkte Kunststoffmaterialien
EP0363794B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Laminaten
DE3137098C2 (de)
EP0579047B1 (de) Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Halbzeug aus mittel- bis hochviskosen Thermoplasten
DE69733387T2 (de) Verbundfaden und daraus hergestellte faserverstärkte verbundwerkstoffe
DE60119504T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verbundprofils aus organischem, thermoplastischem, durch verstärkungsfasern verstärktem kunststoff
DE60118543T2 (de) Extrudiertes, durch kontinuierliche fasern verstärktes tischlerbauteil und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung
DE3888252T2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter thermoplastischer Prepregs und Vorrichtung zur Durchführung desselben.
DE69014982T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung faserverstärkter Werkstoffe.
DE102011085770A1 (de) Verbesserungen bei Verbundstoffen
DE1801709C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von verformbaren faser- oder fadenverstärkten Kunststoffprofilteilen
DE69014983T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung faserverstärkter Werkstoffe.
DE69429736T2 (de) Verfahren zum herstellen von langfaserverstärkten harzzusammensetzungen
DE69319469T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gitterrostes
DE69501071T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer mit langen Fasern verstärkten Harzstruktur
DE102011081263A1 (de) Verfestigte Faserbündel
DE2143070A1 (de) Verfahren zur Herstellung ver starkter Kunststoffmateriahen
EP3046739A1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverbundhalbzeuges sowie faserverbundhalbzeug
EP0303098B1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Prepregs mit einer hohen Fasermasse
DE2941710A1 (de) Faserverstaerkter harzverbundkoerper
DE2749266A1 (de) Verstaerkte kunststoffe
DE2653422A1 (de) Verstaerkte kunststoffe
DE1504210A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit hitzehaertendem Harz impraegnierten Geweberohren oder -schlaeuchen
DE2941671A1 (de) Faserverstaerkter harzverbundkoerper und verfahren zu seiner herstellung
DE2430576A1 (de) Mehrschichtfasermatte