DE2430576A1

DE2430576A1 - MULTI-LAYER FIBER MAT

Info

Publication number: DE2430576A1
Application number: DE19742430576
Authority: DE
Inventors: Sidney Gray Dunbar
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1973-07-16
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1975-02-06
Also published as: BE814109A; FR2238000B1; FR2238000A1; NL7404740A; IT1014872B; JPS5043175A; GB1466987A

Description

DR.-ING. DlPL-ING. M. SC. OIPL..-PHV» OR. Dl»t ■«<»«DR.-ING. DlPL-ING. M. SC. OIPL ..- PHV »OR. Dl »t ■« <»« HÖGER - STELLRECHT - GRIESStACH - HAECKERHÖGER - LEGAL RIGHT - GRIESSTACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGARTPATENT LAWYERS IN STUTTGART

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10. Juni 1974June 10, 1974

Owens-Coming Fiberglas Corporation Toledo, Ohio 43 659 / USAOwens-Coming Fiberglas Corporation Toledo, Ohio 43 659 / USA

MehrschichtfasermatteMultilayer fiber mat

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Fasern verstärkte Matte beliebiger Form, insbesondere nach einem Strangpress- und Zugverfahren hergestellte Matte aus mehreren Schichten unter Verwendung von Glasfasern, auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a fiber reinforced one Mat of any shape, in particular mat made from several layers using an extrusion and drawing process using glass fibers, a process for their production and a device for carrying out the Procedure.

Bei einem sogenannten Strangpress- und Zugverfahren, das auch als Pultrusionsprozess bezeichnet werden kann, wird eine verstärkende Schicht aus Fasern in einer harzartigen oder harzigen Flüssigkeit untergetaucht und dann durch eine lange, geheizte Matrize gezogen. Nach Austritt aus der Matrize kann zusätzlicheIn a so-called extrusion and drawing process, that too What can be referred to as a pultrusion process is a reinforcing layer made of fibers in a resinous or resinous one Submerged liquid and then drawn through a long, heated die. After exiting the die, additional

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i.i.

Hitze zugeführt werden, um den Harz völlig auszuhärten, wobei das längliche, sich ergebende Erzeugnis dann noch durch eine Ziehvorrichtung läuft, wobei zu dem Zeitpunkt, an welchem das Erzeugnis die Ziehvorrichtung erreicht hat, der Harz völlig ausgehärtet ist. Üblicherweise sind mit Hilfe eines solchen Strangpress- und Ziehverfahren hergestellte Erzeugnisse auf relativ einfache Formen begrenzt, beispielsweise auf Stangenformen wie man sie für Pfeile oder Angelruten benötigt. In letzter Zeit ist es aber auch gelungen, kompliziertere Formen mit Hilfe eines solchen Verfahrens herzustellen, darin eingeschlossen Leiterschienen, Unterlegbohlen für Eisenbahnschienen und verschiedene Hohlkörpergestaltungen. Bei solchen Formen dienen aus Strängen hergestellte Matten als Verstärkung für das Enderzeugnis. Dabei hat sich herausgestellt, daß solche Matten eine gute laminare Festigkeit aufweisen, das heißt, daß das Laminat an sich von ausreichender Festigkeit ist, wird jedoch die Matte so ausreichend dick oder steif gemacht, daß sich auch zur Verwendung in dem sogenannten Strangpress- unö! Ziehverfahren eine ausreichende Längsfestigkeit ergibt,dann läßt sich die Matte nur noch schwierig den komnlizierten Herstellungsformen anpassen, die ein solches Verfahren nunmehr erlaubt.Heat can be applied to fully cure the resin, the elongated resulting product then being passed through a Pulling device is running, and at the point in time at which the Product has reached the pulling device, the resin is completely hardened. Usually with the help of such a Products made by extrusion and drawing processes are limited to relatively simple shapes, such as rod shapes as they are used for arrows or fishing rods. Recently, however, it has also been possible to create more complicated forms using such a process to manufacture, including ladder rails, shims for railroad tracks and various hollow body designs. In such forms, mats made from strands serve as reinforcement for the final product. It has been found that such mats have good laminar strength, that is, however, that the laminate per se is of sufficient strength, the mat is made sufficiently thick or stiff that can also be used in the so-called extrusion unö! Drawing process gives sufficient longitudinal strength, then the mat can only be adapted to the complicated forms of manufacture with difficulty adapt that such a procedure now allows.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Grundaufbau einer fibrösen, vorzugsweise geschichteten Matte zu schaffen, die für das Herstellungsverfahren selbst, nämlich das Strangpress- und Ziehverfahren eine ausreichende Längsfestigkeit besitzt, dennoch aber so geringe Querschnittsabmessunaen aufweisen muß, daß noch eine Vielzahl beliebiger, auch komplizierter Formen beim Enderzeugnis möglich sind.The invention is therefore based on the object of creating the basic structure of a fibrous, preferably layered mat, which has sufficient longitudinal strength for the manufacturing process itself, namely the extrusion and drawing process, but nevertheless have such small cross-sectional dimensions It must be that a large number of any desired, even complex shapes are possible for the end product.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Matte und besteht erfindungsgemäß darin, daß in überlappter Anordnung eine erste Schicht aus kontinuier-To solve this problem, the invention is based on the aforementioned mat and, according to the invention, consists in that in an overlapping arrangement a first layer of continuous

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lichen Strängen von Glasfasern und auf dieser Schicht eine
Vielzahl paralleler Gruppen kontinuierlicher Glasfasern angeordnet sind, mit einer weiteren Schicht aus kontinuierlichen
Glasfasersträngen über der ersten Schicht und den parallelen
Gruppen kontinuierlicher Glasfasern und mit einem Bindemittel auf Strängen und kontinuierlichen Glasfasern.lichen strands of glass fibers and on this layer one
Multiple parallel groups of continuous glass fibers are arranged, with another layer of continuous
Strands of fiberglass over the first layer and the parallel ones
Groups of continuous glass fibers and with a binder on strands and continuous glass fibers.

Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Matte besteht erfindungsgemäß darin, daß auf eine sich in vorgegebene Pichtung bewegenden Trägerfläche eine Vielzahl von kontinuierlichen Glasfasersträngen in überlappender Anordnung abgelagert und auf diesr erste Schichtung eine Vielzahl kontinuierlicher Glasfaden in
paralleler Abstandsbeziehung und parallel zur Bewegungsrichtung der Trägerfläche aufgebracht und anschließend über den parallelen Glasfasern oder Glasfasersträngen zusätzliche kontinuierliche Glasfaserstränge in überlappender Beziehung aufgebracht und
sämtliche Schichten von einem Bindemittel durchtränkt werden.According to the invention, a method for producing such a mat consists in depositing a large number of continuous glass fiber strands in an overlapping arrangement on a carrier surface moving in a predetermined direction and placing a large number of continuous glass threads on this first layer
parallel spacing relationship and applied parallel to the direction of movement of the carrier surface and then applied over the parallel glass fibers or glass fiber strands additional continuous glass fiber strands in an overlapping relationship and
all layers are impregnated with a binder.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auch noch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Förderer vorgesehen und über ihm eine Vielzahl von Glasfasersträngen formenden Anordnungen angeordnet sind, die über die Breite des Förderers und quer zu ihm Glasfaserstränge ablagern, daß eine Vielzahl von kontinuierlichen Glasfasern oder Rovings in paralleler Abstandsbeziehung ablagernde Zufuhranordnungen vorgesehen sind, die so zwischen den die Gläsfaserstränge formenden Systemen angeordnet sind, daß an beiden Seiten der Zufuhranordnungen für die Glasfasern mindestens eine Glasfaserstränge erzeugende Anordnung vorgesehen ist, wobei den Zufuhranordnungen Vorratspackungen für die kontinuierlichen Glasfasern oder Rovings zugeordnet sind.Finally, the invention also relates to a device to carry out the method according to the invention characterized in that a conveyor is provided and above it a plurality of glass fiber strand forming assemblies are arranged, which deposit glass fiber strands across the width of the conveyor and across it, that a plurality of continuous Glass fibers or rovings are provided in a parallel spaced relationship depositing feed arrangements so between the systems forming the glass fiber strands are arranged that on both sides of the fiber optic feed assemblies at least an arrangement producing glass fiber strands is provided, wherein the supply arrangements contain supply packs for the continuous Glass fibers or rovings are assigned.

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Die erfindungsgemäße Matte besteht aus einer Vielzahl von fibröser Stränge aus kontinuierlichen Fasern oder Fäden, wobei bevorzugt in der Form von Rovings befindliche lineare Glasstränge im Matteninneren und in der Längsrichtung angeordnet sind. Diese sich in Längsrichtung erstreckenden kontinuierlichen Fäden sorgen für die Festigkeit der Matte während des Extrudiervorgangs, kombiniert mit einer Zugeinwirkung, der im Folgenden als Pultrusionsprozeß bezeichnet werden soll. Vorteilhaft ist, daß diese sich in Längsrichtung erstreckenden kontinuierlichen Glasfaden im Inneren der für das Strangpress- und Ziehverfahren geeigneten Matte nicht zur Schleifenbildung neigen und daher auch die Matrize oder sonstige Vorrichtungen während des Herstellungsverfahrens nicht beschädigen, verklumpen oder sonst wie zusetzen.The mat according to the invention consists of a large number of fibrous strands of continuous fibers or filaments, linear glass strands preferably in the form of rovings are arranged in the interior of the mat and in the longitudinal direction. This longitudinally extending continuous Threads ensure the strength of the mat during the extrusion process, combined with a tensile effect, the hereinafter referred to as the pultrusion process. It is advantageous that this continuous glass thread extending in the longitudinal direction inside the for the extrusion mat that is suitable for drawing and drawing processes does not tend to form loops, and therefore neither does the die or other devices Do not damage, clump or otherwise clog during the manufacturing process.

Die Erfindung besteht im wesentlichen also darin, daß eine für ein Strangpress- und Ziehverfahren (Pultrusionsverfahren) geeignete Matte zur Verfügung gestellt wird, die grundsätzlich aus einer Matte oder einer Schichtung besteht aus kontinuierlichen Glasfäden, wobei sich in Längsrichtung erstreckende Gruppen kontinuierlicher Fäden eingebettet sind. Diese in Längsrichtung verlaufenden Fadengruppen befinden sich in der Form von Rovings oder Strängen aus Glasfasern und weisen über die Breite der Matte eine parallele Abstandsbeziehung mit gleich-^ mäßigen Abständen auf. Sind die Rovings der Matte in dieser Form beigegeben und in sie eingebettet, dann ergibt sich keine Möglichkeit einer Verstopfung oder Beschädigung der Preßmatrize, wie dies sonst geschehen könnte/wenn die Povings am Hattenäußeren angeordnet sind, wo eine Schleifenbildung oder eine Kettenlinie, von Rovings gebildet, auftreten könnte, die in ihrer Schleifenform nicht einwandfrei durch die Matrize laufen würde. Eine solche eingebettete,verstärkende,in Längsrichtung verlaufende Rovings aufweisende Matte hat eine Vielzahl von Vorteilen. SoThe invention essentially consists in the fact that one is suitable for an extrusion and drawing process (pultrusion process) Mat is provided which basically consists of a mat or a layer of continuous Glass threads, wherein groups of continuous threads extending in the longitudinal direction are embedded. This in Groups of threads running in the longitudinal direction are in the form of rovings or strands of glass fibers and point over the width of the mat has a parallel spacing relationship with equal- ^ moderate intervals. If the rovings are added to the mat in this form and embedded in it, then none will result Possibility of clogging or damage to the press die, how this could otherwise happen / if the povings were on the outside of the hat are arranged where a loop formation or a chain line, formed by rovings, could occur, which in their loop shape would not run properly through the die. Such an embedded, reinforcing, longitudinal one A mat containing rovings has a number of advantages. So

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ist ein erster Vorteil darin zu sehen, daß die Matte nunmehr eine beträchtliche Festigkeit auch in Längsrichtung aufweist und daher jede Möglichkeit beseitigt ist, daß die Matte an schwachen Stellen unter der auf sie ausgeübten Zugwirkung, wenn sie durch die Matrize läuft, etwa zerreißt. Dies ist ein besonderes Problem bei der Herstellung von Gütern dieser Art und auf diese Weise, da ein Brechen innerhalb der Matrize eine außerordentlich langwierige und kostspielige Stillegung der Anlage erforderlich macht, da der Kunstharz in der Matrize dann völlig aushärtet. Die Matrize selbst ist ja von ausgedehnter länglicher Gestalt und dient durch eine entsprechende Beheizung gleichzeitig auch der Aushärtung des Kunststoffs neben der Formgebung für die Matte. Durch die verstärkte Längsfestigkeit läßt sich das Pultrusionsverfahren auch wesentlich schneller durchführen, da die lineare Geschwindigkeit des aus Verstärkung und Kunststoff oder Kunstharz bestehenden Gebildes wesentlich vergrößert werden kann. Durch' die Einbettung der linearen, in Längsrichtung verlaufenden Glasfäden oder Rovings läßt sich die Matte selbst dünner und wesentlich flexibler gestalten, so daß deren Faltfähigkeit, insgesamt ihre Bewegungsfähigkeit, bei Durchlauf durch eine Formmatrize verbessert wird, so daß auch mit Hilfe eines solchen Strangpress- und Ziehverfahrens Produkte hergestellt werden können, die in ihrer QuerSchnittsform kompliziert ausgebildet sind, wobei die Materialdicke selbst auch dünner gehalten werden kann. Bei einer solchen geschichteten Matte aus zusammengesetzten Teilelementen sind auch keine äußeren Trägerstränge erforderlich, so daß weniger Haspel- oder Wickelraum erforderlich ist, auch braucht man weniger Zeit zum Aufstecken und Abspulen solcher Produkte. Hersteller solcher, mittels Strangpress- und Ziehverfahren hergestellter Produkte benötigen eine geringere Gesamtmaterialmenge an Glas, geringere Lagerbestände und auch weniger Glas für das Anfangsverfahren. -Der Gesamtanteil desA first advantage is to be seen in the fact that the mat is now has a considerable strength also in the longitudinal direction and therefore any possibility is eliminated that the mat on weak points under the tensile force exerted on it when it passes through the die, for example. this is a particular problem in the manufacture of goods of this type and in this way, as there is a break within the Die makes an extraordinarily lengthy and costly shutdown of the plant necessary, since the synthetic resin then completely hardens in the die. The matrix itself is of an extended elongated shape and is used by a corresponding heating at the same time also the hardening of the Plastic in addition to the shaping for the mat. The pultrusion process can also be used due to the increased longitudinal strength Perform much faster because of the linear speed of the reinforcement and plastic or synthetic resin The structure can be enlarged significantly. By 'embedding the linear, lengthways Glass threads or rovings can make the mat itself thinner and Make much more flexible, so that their foldability, overall their mobility is improved when passing through a molding die, so that with the help of such a die Extrusion and drawing process products can be manufactured that are complicated in their cross-sectional shape are, whereby the material thickness itself can also be kept thinner. In such a layered mat of composite Partial elements are also no external support strands required, so that less reel or winding space is required is, it also takes less time to attach and unwind such products. Manufacturers of such, by means of extrusion and Products made by drawing processes require a lower total amount of material of glass, lower inventory levels as well less glass for the initial process. -The total proportion of the

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Glases in dem unter Einschluß einer Ziehwirkung extrudierten Produkt kann in sehr vielen Anwendung*?fällen ebenfalls reduziert werden, wobei die Festigkeit des Enderzeugnisses noch immer völlig ausreichend verbleibt.Glass in the product extruded with the inclusion of a drawing effect can also be reduced in a very large number of applications the strength of the final product still remains quite sufficient.

Schließlich lassen sich aber auch eine Vielzahl von Rovings oder sonstigen kontinuierlichen Glasfaden bei einer solchen zusammengesetzten Matte anwenden, so daß Packungen aus Roving, die bisher aus verschiedenen Gründen zurückgewiesen und nicht verwendet wurden, hier wirksam eingesetzt werden können.Finally, however, a large number of rovings or other continuous glass threads can also be used in such a composite mat, so that packings of roving, which have previously been rejected for various reasons and not can be used effectively here.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Einbettung der sich in Längsrichtung erstreckenden Rovinggruppen verhindert, daß diese mit der Matrize in JContaktberührung kommen, wenn die Matte mit hoher Geschwindigkeit durch die Matrize läuft.It is also advantageous that the embedding is in the longitudinal direction extending roving groups prevents them from coming into contact with the die when the mat is at a high Speed runs through the die.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims and laid down in these.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise einer Matte, das Verfahren zu ihrer Herstellung sowie eine Vorrichtuna zur Durchführung des Verfahrens anhand der Figuren im einzelnen näher beschrieben. Dabei zeigen:The structure and mode of operation of a mat, the process for its production and a device for carrying it out are described below of the method described in detail with reference to the figures. Show:

Figur 1 in eher schematischer, jedoch perspektivischer Darstellung eine Produktlinie zur Durchführung des Strangpress- und Ziehverfahrens zur Herstellung eines Formkörpers gegebener QuerSchnittsform unter Verwendung einer speziell aufgebauten Matte,Figure 1 in a more schematic, but perspective Representation of a product line for the implementation of the extrusion and drawing process for the production of a molding of a given cross-sectional shape using a specially constructed mat,

Figur 2 zeigt in einer vergrößerten perspektiv-Figure 2 shows in an enlarged perspective

darstellung mit weggebrochenen Teilen dieillustration with broken away parts

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für den Strangpress- und Ziehvorgang nach Figur 1 geeignete Mattenform,mat shape suitable for the extrusion and drawing process according to Figure 1,

Figur 3 zeigt in eher schematischer, perspek- : tivischer Teildarstellunq einen AusFigure 3 shows in a rather schematic, perspective : tivischer Teilarstellunq an off

schnitt· aus der Produktlinie, auf wel-cut from the product line on which

- eher die für den Strangpress- und Zieh-- rather those for extrusion and drawing

- Vorgang geeignete Matte aus verstärkten- Process suitable mat of reinforced

Fasern hergestellt wird undFibers is made and

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Seltenansicht der Produktlinie zur Herstellung der Matte, wie sie in Figur 3 schon im Ausschnitt gezeigt ist.Figure 4 shows a schematic representation Rare view of the product line for manufacturing the mat as shown in Figure 3 is already shown in the excerpt.

Die in Figur 1 gezeigte Matte 10, die nach einem speziellen Verfahren bearbeitet werden soll, nämlich nach einem soqenannten Pultrusionsverfahren bzw. Strangpress- und Zugverfahren, wird als Vorrat von einer Rolle 12 zugeführt. Im folnenden wird diese Zugextrudermatte lediglich noch als Matte 10 bezeichnet, obwohl es sich versteht, daß sie nach dem in dieser Beschreibung explizit erläuterten Verfahren hergestellt ist oder zur Herstelluno durch dieses Verfahren geeignet ist.The mat 10 shown in Figure 1, which according to a special Process to be processed, namely according to a so-called pultrusion process or extrusion and drawing process, is called Supply from a roll 12 is supplied. In the following, this extruded mat is only referred to as mat 10, although it goes without saying that they are explicitly referred to in this description is produced or is suitable for production by this process.

Die in Figur 1 dargestellte Matte 10 läuft zunächst um eine Leitrolle 14 und wird dann in einen geeigneten flüssigen Kunststoff 16 untergetaucht, dies geschieht in einem Tank 18, der Kunststoff kann ungesättigtes Polyester sein. Die Matte erstreckt sich um eine untere Rolle 20 und lauft dann-durch zwei Meßrollen 22 und 24 hindurch, die überschüssiges Harz entfernen und einen vorgegebenen Anteil des Harzes auf der Matte 10 belassen. Die mit Harz oder einem sonstigen geeigneten Kunststoff nunmehr durchtränkte und gesättigte Matte 26 wird dann einer geheizten MatrizeThe mat 10 shown in Figure 1 initially runs around a guide roller 14 and is then immersed in a suitable liquid plastic 16, this takes place in a tank 18, the plastic can be unsaturated polyester. The mat extends around a lower roller 20 and then runs through two measuring rollers 22 and 22 24, which remove excess resin and leave a predetermined proportion of the resin on the mat 10. With Resin or another suitable plastic now soaked and saturated mat 26 is then a heated die

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28 zugeleitet, die beim Ausführungsbeispiel Üblichervreise etwa zwischen 2 bis 4 Fuß (61 - 122 cm) lang sein kann. Die durchtränkte Matte 26 läuft durch den Matrizendurchlaß 30, der sich in Längsrichtung zur Matrize erstreckt und in Übereinstimmung zu dem gewünschten herzustellenden Produkt von geeigneter Form sein kann. Zu der Zeit, an welcher die getränkte Matte 26 das Ende der Matrize 28 erreicht, ist der Harz in der Matte 26 im wesentlichen vollständig ausgehärtet, so daß am stromabwärtigen Ende der Matrize 28 ein fertiges Endprodukt 32 auftaucht. Mit Hilfe von zwei Zugrollen 34 und 36 oder mittels zweier Förderriemen anstelle der Rollen wird das Erzeugnis durch die Matrize gezogen. Falls notwendig läßt sich zwischen der Matrize 28 und den Zugrollen 34 und 36 noch eine weitere Härtevorrichtung oder ein Härteofen anordnen, um das Harz vollständig auszuhärten, falls die Wärme von der Matrize 28 nicht für diesen Zweck ausreichend war. Der Matrizendurchlass kann, wie sich versteht von im wesentlichen nicht festgelegter Form sein, die dargestellte Ausführungsform, die im Endergebnis zu einem großen C-förmigen Produkt 32 führt, ist lediglich der Anschaulichkeit halber gewählt worden.28 which, in the exemplary embodiment, can be approximately between 2 and 4 feet (61-122 cm) long. the Soaked mat 26 passes through die passage 30 which extends longitudinally of the die and is in register may be of a suitable shape for the desired product to be manufactured. At the time when the soaked When mat 26 reaches the end of die 28, the resin in mat 26 is essentially completely cured, so that at the downstream end of the die 28 a finished end product 32 shows up. With the help of two pulling rollers 34 and 36 or by means of two conveyor belts instead of the rollers, the Product pulled through the die. If necessary, between the die 28 and the tension rollers 34 and 36 can still arrange another hardening device or a hardening furnace, to fully cure the resin in the event that the heat from the die 28 was not sufficient for the purpose. The die passage can, as is understood of essentially not fixed form, the illustrated embodiment, which ultimately leads to a large C-shaped product 32 has only been chosen for the sake of clarity.

In Figur 2 ist nun der Aufbau einer solchen Matte 10 genauer gezeigt; wie der Figur entnommen werden kann besteht die Matte 10 aus einer Vielzahl, allgemein mit dem Bezugszeichen 38 bezeichneter unterer Schichten kontinuierlicher Fasern oder Fäden 40 und einer Vielzahl oberer Schichten, die allgemein mit dem Bezugszeichen 42 versehen sind und ebenfalls aus kontinuierlicher Fasern oder Fäden 40 bestehen. Gemäß einem Merkmal vorliegender Erfindung befinden sich zwischen den unteren und oberen Schichten 38 und 42 eine Vielzahl von Gruppen paralleler kontinuierlicher Fäden, Vorgarne oder genauer gesagt sogenannter Rovings 44. Die Rovings AA können eine Vielzahl unterschiedlicher Faser- oder Fädenform annehmen, ein üblicher Roving ist hergestellt ausIn Figure 2, the structure of such a mat 10 is now shown in more detail; As can be seen in the figure, the mat 10 is comprised of a plurality of lower layers, generally designated by the reference numeral 38, of continuous fibers or filaments 40 and a plurality of upper layers, generally designated by the reference numeral 42, which are also comprised of continuous fibers or filaments 40 . According to a feature of the present invention, a plurality of groups of parallel continuous filaments, rovings or, more precisely, so-called rovings 44 are located between the lower and upper layers 38 and 42. The rovings AA can take a variety of different fiber or thread forms, a common roving is produced the end

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Sechzig Strängen von Glasfasern, wobei jeder Strang wiederum etwa 200 Glaseinzelfäden enthält. Glasgarne können ebenso verwendet werden wie schwere Stränge kontinuierlicher Glasfaden oder Fasern. Wird Roving verwendet, dann ist die Qualität eines solchen Rovings bei dem vorliegenden Anwendungsgegenstand weniger kritisch als dies bei anderen Endverwendungszwecken der Fall sein kann, so daß auch Roving verwendet werden kann, der sonst nur von begrenztem Wert ist, beispielsweise abgeschürft oder sonst wie nicht ganz einwandfrei ist.Sixty strands of fiberglass, each strand in turn contains about 200 filaments of glass. Glass yarn can also used as heavy strands of continuous glass thread or fibers. If roving is used, then the quality is such a roving is less critical in the present application than in other end uses may be the case, so that roving can also be used which is otherwise of limited value, for example abraded or otherwise not entirely flawless.

daß .
Dadurdiybei einer solchen Zugextrudermatte 10 (Pultrusionsmatte) ein Vorgarn oder Roving 44 verwendet wird, ergeben sich eine Anzahl von Vorteilen. Der Anteil der Stillstandzeiten bei der Herstellung kann um ca. 9O % reduziert werden, da ein Reißen oder Brechen der Matte 10 während des "Pultrusions"-Verfahrens, also des "strangpress- und Zugverfahrens" im wesentlichen beseitigt ist. Bricht die Matte in der geheizten Matrize 28, so kann die Zeit, die erforderlich ist, um die Matrize zu reinigen und sie wieder betriebsfähig zu machen, bis zu 4 oder 5 Stunden betragen ._£ Die Verwendung des Roving eliminiert auch die Not- , wendigkeit, irgendwelche äußeren Träger- oder Lagerstränge in Verbindung mit der Matte zu verwenden, da solche Stränge einen beträchtlichen Raum auf der Haspel erfordern, auch sind beträchtliche Zeiten zum Aufwickeln oder Aufhaspeln und ein vollständiger zusätzlicher Lagerbestand erforderlich. Die erfindungsgemäße Matte 10 kann auch in dünneren Schichten als bisher hergestellt werden, wobei Dicken von weniger als 0,050 Zoll (O,128 er möglich sind. Dies ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß auch noch weitere Produktarten durch ein solches Strangpress- und Zugverfahren hergestellt werden können, insgesamt ergibt sich eine beträchtlich vergrößerte Anwendungspalette. Die neue Matte verfügt auch über eine vergrößerte Drapierungs- oder Faltmöglichkeit in Querrichtung der Maschine,so daß auch komplizierterethat .
Since a roving or roving 44 is used in such a tensile extruder mat 10 (pultrusion mat), there are a number of advantages. The proportion of downtimes in production can be reduced by about 90%, since tearing or breaking of the mat 10 during the “pultrusion” process, that is to say the “extrusion and pulling process”, is essentially eliminated. If the mat breaks in the heated die 28, the time required to clean the die and make it operational again can be up to 4 or 5 hours. _£ The use of the roving and the emergency eliminates necessity to use any external carrier or bearing strands in combination with the mat, since such lines require considerable space on the reel, are also considerable times for winding or reeling and a complete additional Stock required. The mat 10 of the present invention can also be made in thinner layers than heretofore, with thicknesses of less than 0.050 inches being possible. This has the added advantage that other types of products can be made by such an extrusion and drawing process The new mat also has an increased possibility of draping or folding in the transverse direction of the machine, so that more complex ones can also be used

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Formgestaltungen "pultrudiert", d.h. unter Strangpresswirkung ausgezogen werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Matte ist darin zu sehen, daß nunmehr Strangpress- und Zugliniengeschwindigkeiten erzielt werden können, die zwei- bis dreimal so groß wie gegenwärtige Durchlaufgeschwindigkeiten sind, die gegenwärtigen Geschwindigkeiten liegen bei etwa 25 - 122 cm pro Minute. Auch ist es möglich, durch das neue System den Gesamtglasgehalt im Enderzeugnis um annähernd 25 % zu reduzieren, da sehr viele Enderzeugnisse einen vollauf ausreichenden Glasgehalt besitzen, um den Festigkeitsanforderungen zu genügen, der überschüssige Glasgehalt, der bisher vorgesehen werden mußte, diente dazu, den Matten 10 während des Strangpress- und Zugverfahrens, also während des Formvorganges, eine ausreichende Festin keit zu verleihen. Die in der neuen Matte verwendeten inneren Rovings verhindern auch ein Festklemmen, eine Störung oder eine Beschädigung der Matrize, wie dies gegebenenfalls bei der Verwendung von äußeren, also externen Rovings auftreten könnte, die Bögen schlagen können oder Kettenlinien bilden, die dann den Matrizendurchlaß beschädigen.Moldings are "pultruded", i.e. under the action of an extrusion be pulled out. Another major advantage of the new mat is the fact that now extrusion and line speeds can be achieved that are two to three times as fast as current line speeds current speeds are around 25 - 122 cm per minute. It is also possible to use the new system to determine the total glass content in the end product by approximately 25%, as many end products have a completely sufficient glass content in order to meet the strength requirements, the excess glass content that previously had to be provided was used to keep the mats 10 during the extrusion and drawing process, So during the molding process to give a sufficient Festin speed. The inner ones used in the new mat Rovings also prevent jamming, interference or damage to the die, as may occur during use of outer, i.e. external rovings, which can bend arcs or form chain lines, which then damage the die passage.

Wie die Figuren 3 und 4 genauer zeigen, kann die Matte IO hergestellt werden auf einer allgemein mit dem Bezugszeichen 46 bezeichneten Prozeß- oder Verfahrenslinie oder Leitung. Dieser Arbeitsleitungsabschnitt ist genau erläutert in der noch schwebenden US-Patentanmeldung 233,549 "Fibrous Bodies and Method and Apparatus for producing same" und wird hier daher nicht mehr genau erläutert. Es sei zusammenfassend darauf hingewiesen, daß eine Vielzahl von Speisern oder Feedern 48, von denen in Figur 3 lediglich einer dargestellt ist, geschmolzenes Glas von einem darüber angeordneten und nicht dargestellten Vorherd zugeführt bekommen.As FIGS. 3 and 4 show in more detail, the mat IO can be produced are on a process line or line generally designated by the reference numeral 46. This Working line section is explained in detail in the still pending US patent application 233,549 "Fibrous Bodies and Method and Apparatus for producing same" and is therefore no longer here explained in detail. In summary, it should be noted that a large number of feeders or feeders 48, of which in FIG only one is shown, supplied molten glass from a forehearth arranged above and not shown receive.

Üblicherweise sind zwölf der Speiser 48 auf.einer Produktleituna angeordnet, wobei die ersten zwei und die letzten zwei SpeiserUsually twelve of the feeders 48 are on one product line arranged, the first two and the last two feeders

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der Serie die Boden- und Oberschichten der Matte 10 ablagern. Aus öffnungen in den Bodenöffnungen der Speiser werden Fäden 50 ausgezogen, wobei beispielsweise jeder Speiser 438 öffnungen aufweist, die Fäden selbst haben einen durchschnittlichen Durchmesser in der Größenordnung von ca. 0,0007 Zoll d.h. von 0,00178 cm. In üblicher Weise kann auf die Fäden mit Hilfe von Applikatoren, die nicht dargestellt, jedoch unterhalb der Speiser ■'48 angeordnet sind, eine Schlichte oder ein Bindemittel aufgebracht werden. Nach Aufbringen der Schlichte v/erden die Fäden jedes Speisers zu Gruppen von Strängen 40 zusammengefaßt,und zwar mittels Ausnehmungen in Sammelschuhen oder Rollen 52. Die Fäden der ersten beiden und letzten beiden Speiser werden bevorzugt zu 22 Strängen mit annähernd 20 Fäden pro Strang zusammengefaßt. Die Fäden der dazwischen angeordneten 8 Speiser werden bevorzugt zu 14 Strängen mit annähernd 30 Fäden pro Strang aufgespalten.of the series deposit the bottom and top layers of the mat 10. Openings in the bottom openings of the feeder become threads 50 pulled out, with each feeder 438 openings, for example has, the threads themselves have an average diameter on the order of about 0.0007 inches i.e. 0.00178 cm. In the usual way you can access the threads with the help of Applicators, which are not shown, but are arranged below the feeder, a size or a binding agent is applied will. After the size has been applied, the threads of each feeder are combined to form groups of strands 40, and although by means of recesses in collecting shoes or rollers 52. The Threads from the first two and last two feeders are preferred combined into 22 strands with approximately 20 threads per strand. The threads of the 8 feeders arranged between them are preferably 14 strands with approximately 30 threads each Split strand.

Nach den Rollen oder Walzen 52 laufen die Stränge 40 um Ausziehräder 54 und werden nach unten abgeführt. Die Ausziehräder 54 sind üblicherweise vom Speichentyp und verfügen über Speichen, die an vorgegebenen Abschnitten und Bereichen über den Umfang der Ausziehräder gesehen hervorstoßen und die Stränge von den Ausziehrädern abschleudern. Die Ausziehräder sind mittels geeigneter nicht dargestellter Motoren mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und werden ebenfalls mittels anderer nicht dargestellter Betriebsmittel oszillierend hin- und hergeführt, um die Stränge 40 über die Breite eines mit öffnungen oder Durchbrüchen versehenen Förderers 56, vorzugsweise eines geeigneten Förderbandes abzuschleudern und abzulegen.After the rollers or cylinders 52, the strands 40 run around pull-out wheels 54 and are led away downwards. The pull-out wheels 54 are typically of the spoke type and have spokes, those at specified sections and areas over the perimeter of the pullout wheels and the strands of the Throw off the pull-out wheels. The pull-out wheels are operated at high speed by means of suitable motors, not shown driven and are also guided back and forth in an oscillating manner by means of other operating means, not shown, to the Strands 40 across the width of one with openings or breakthroughs provided conveyor 56, preferably a suitable conveyor belt to throw off and discard.

Die nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehenen parallelen Rovings 44 werden dem Förderer 56 an einem Zwischenpunkt zugeführt, und zwar bevorzugt zwischen dem sechsten und siebten Ausziehrad, so daß die Rovings 44 in der Mitte derThe parallel rovings 44 provided in accordance with a feature of the present invention are attached to the conveyor 56 at an intermediate point fed, preferably between the sixth and seventh pull-out wheel, so that the rovings 44 in the middle of the

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Matte 10 eingebettet sind. Dementsprechend werden die Rovings 44 von Packungen 58 abgezogen nach unten durch Zuführröhren 60 zugeführt, deren untere Auslaßenden unmittelbar oberhalb der Stränge 40 am Förderer 56 angeordnet sind. Die Matte 10 kann nach zwei Arten hergestellt werden, bei einer der Arten sind die kontinuierlichen Rovings 44 so im Abstand gehalten, daß zwei oder weniger pro vorgegebener Breite von 2,5 cm angeordnet sind, bei der anderen Art sind mehr als zwei Rovings pro 2,5 cm Mattenbreite vorgesehen. Bei der letzteren Mattenart können die Zuführröhren 60 in versetzter Anordnung montiert sein, und zwar in zwei oder mehr zueinander im Abstand gehaltener Reihen, wobei ein oder mehr Sätze von Speisern mit zugeordneten Ausziehrädern dazwischen angeordnet sein können. Die Rovings können von den Packungen 58 abgezogen werden, wenn die Fasern entlang dem Förderer 56 geführt werden, falls erforderlich ist es jedoch auch möglich, durch die Zuführröhre 60 Luft zu in ezieren, um der Bewegung, der Rovings durch die Zuführröhren nachzuhelfen.Mat 10 are embedded. Accordingly, the rovings 44 are withdrawn from packages 58 downwardly through feed tubes 60 fed, the lower outlet ends of which are arranged immediately above the strands 40 on the conveyor 56. The mat 10 can be made in two ways, in one of the types the continuous rovings 44 are spaced so that two or less are arranged per given width of 2.5 cm, the other type is more than two rovings per 2.5 cm Mat width provided. In the latter type of mat, the feed tubes 60 can be mounted in a staggered arrangement, and although in two or more rows spaced apart from one another, with one or more sets of feeders with associated pull-out wheels can be arranged in between. The rovings can be peeled from the packages 58 as the fibers along the conveyor 56, but if necessary it is also possible to feed air through the feed tube 60, to help move the rovings through the feed tubes.

Nachdem die Schicht kontinuierlicher Fäden und Rovings den Formbereich verlassen, wird die Schichtung des Förderers 56 durch einen Bereich geführt, in welchem Bindemittel aufgebracht wird.After the layer of continuous filaments and rovings the molding area left, the stratification of the conveyor 56 is through guided an area in which binder is applied.

Ein erstes, aus einer Suspension harzartiger oder harziger Feststoff partikel , die in Wasser oder einer sonstigen geeigneten Flüssigkeit gelöst sind, bestehender Bindemittel ist in, einem Behälter 62 mit Wehr angeordnet (siehe Figur 4) und überflutet die Schichtung kontinuierlicher Fasern und Rovings, wobei überschüssiges Bindemittel in einer Traufe 64 aufgefangen wird, die unterhalb und am Ende einer die Flüssigkeit zurückhaltenden Platte 66 montiert ist. Es wird der überfluteten Schichtung so ermöglicht, sich vollzusaugen und von dem Bindemittel durchtränkt zu werden, wenn sie sich längs des Förderers über die Platte bewegt; anschließend wird wiederum eine Überflutung mit Bindemittel vorgenommen, dieses Bindemittel ist in einen zweitenA first solid, resinous or resinous from a suspension particles that are dissolved in water or another suitable liquid, existing binder is in, a Container 62 arranged with weir (see Figure 4) and flooded the stratification of continuous fibers and rovings, with excess Binder is caught in an eaves 64, which is below and at the end of a plate retaining the liquid 66 is mounted. The flooded stratification is made possible soaking itself up and becoming soaked in the binder as it moves along the conveyor over the plate emotional; then again a flooding with binding agent is carried out, this binding agent is in a second

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Behälter 68 mit Wehr angeordnet, auch hier wird überschüssiges Bindemittel in einer Traufe 70 gesammelt. D±e Ablagerung des zweiten Binders auf der nun durchtränkten Schichtung von Fasern bewirkt eine Dispersion der oberen Strangschicht zu einzelnen Fäden. Diese dispergierte Oberfläche ergibt eine glattere weichere Oberfläche für zu extrudierende bzw. genauer gesagt zu "pultrudierende" Formen, so daß die dispergierte Oberfläche in der Produktlinie der Figur 1 die obere Fläche der Matte 10 sein kann, die die äußere Oberfläche des Enderzeugnisses 32 bilden. Die Dispersion mit dem zweiten Bindemittel ist jedoch im Grunde für das Enderzeugnis nach dem Strahgpress- und Zugverfahren nicht unbedingt erforderlich, so daß, falls nicht notwendig oder nicht erwünscht,der Verfahrensschritt der Überflutuno mit dem zweiten Bindemittel auch ausgelassen werden kann. Der Hauptanteil an überschüssigem Bindemittel oder Suspensionsmaterial auf den Strängen wird durch Schwerkfaftdrainage entfernt. Allerdings läßt sich auch zusätzliches Material dadurch entfernen, daß Saugkammern 72 und 74 unmittelbar unterhalb des Durchbrechungen aufweisenden Förderers 56 angeordnet sind und verwendet werden. Die Schichtung oder Schicht kann dann durch einen Härteofen 76 geführt werden zur Erzeugung einer endgültigen Matte 10, die unmittelbar nach Verlassen des Ofens auf geeignete Breite eingestellt und zugeschnitten werden kann; die Matte ist dann fertig zur Verwendung in der Pultrusions-Produktlinie der Figur 1. -..."■■ Container 68 arranged with weir; here too, excess binding agent is collected in an eaves 70. The deposition of the second binder on the now saturated layer of fibers causes the upper strand layer to be dispersed into individual threads. This dispersed surface provides a smoother, softer surface for shapes to be extruded, or more specifically "pultruded", so that the dispersed surface in the product line of FIG. The dispersion with the second binder is, however, basically not absolutely necessary for the end product after the injection molding and drawing process, so that, if not necessary or not desired, the process step of flooding with the second binder can also be omitted. Most of the excess binding agent or suspension material on the strands is removed by gravity drainage. However, additional material can also be removed in that suction chambers 72 and 74 are arranged and used immediately below the conveyor 56 having openings. The lay-up or layer can then be passed through a curing oven 76 to produce a final mat 10 which can be adjusted and cut to the appropriate width immediately upon exiting the oven; the mat is then ready for use in the pultrusion product line of Figure 1. -... "■■

Es versteht sich, daß das beschriebene Enderzeugnis, die Matte, das Strangpress- und Zugverfahren und weitere erfindungsgemäße Einzelheiten auch durch äquivalente Lösungen erzielt und umgearbeitet werden können, die sich jedoch stets innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens befinden.It goes without saying that the end product described, the mat, the extrusion and drawing process and other details according to the invention also achieved and reworked by equivalent solutions which, however, are always within the scope of the invention.

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Claims

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Claims

l.y Mat of any shape reinforced with fibers, in particular mat made of several layers using an extrusion and drawing process using glass fibers, d, a characterized in that, in an overlapping arrangement, a first layer (38) of continuous Strands of glass fibers (40) and arranged on this layer (38) a plurality of parallel groups of continuous glass fibers are, with another layer (42) of continuous strands of glass fiber over the first layer and the parallel ones Groups of continuous glass fibers and with a binder on strands and continuous glass fibers (44).

2. Mat according to claim 1, characterized in that to increase the strength and smoothness of the outer surface of one of the layers, the glass fibers are dispersed in monofilament form.

3. Mat according to claim 1 or 2, characterized in that the parallel groups of continuous glass thread (Rovinqs or rovings 44) extend the entire length of the mat.

4. Mat according to one of claims 1 - 3, characterized in that

. that the groups of continuous glass filaments (44) are substantially are evenly distributed across the width of the mat.

5. Mat according to one or more of claims 1-4, characterized in that that this consists of a plurality of layers (38, 42) of overlapping threads or fibers, the groups parallel continuous filaments from each surface of the mat around at least one of the overlapping fiberglass layers in the Are kept at a distance.

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A 40 665 m

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ASAS

6. Mat according to one or more of claims 1-5, characterized characterized in that the shape of the final product (32) is so

is designed that there is an outer and inner surface that the cross-section over the length of the arbitrary formed mat is uniform and the mat is made up of a plurality of fibrous layers. continuous over-. lapping. Strands consists of a large number of strand groups (Roving 44) are arranged within the stratification and extend essentially over its entire length, that the layer forming the outer surface of the final product comprises strands with a form dispersed in single glass fibers and a cured one over the thickness of the overall layer resinous material which forms smooth outer and inner surfaces.

7. Method of making a reinforced, layered mat made of different layers of fibers, preferably glass fibers, according to one or more of claims 1-6, characterized in that that a plurality of continuous glass fiber strands on a carrier surface (56) moving in a predetermined direction deposited in an overlapping arrangement and on this first layer a multitude of continuous glass threads in parallel distance relationship and parallel to the direction of movement applied to the support surface (56) and then additional over the parallel glass fibers or glass fiber strands (rovings 44) borrowed continuous fiberglass strands in an overlapping relationship applied and all layers soaked in a binder will.

8. The method according to claim 7, characterized in that the binder is applied by allowing it to flow over an upper surface of the additionally added glass fiber strands.

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9. Device for making a reinforcing, from different Glass fiber layers formed mat for performing the method according to claim 7 or 8, characterized in that that a conveyor (conveyor belt 56) is provided and above it a plurality of glass fiber strands forming assemblies (48,50,54) are arranged across the width of the conveyor and across it deposit glass fiber strands that a plurality of continuous glass fibers or rovings (44) in parallel Spaced relationship depositing feed assemblies (60) are provided so that between the systems forming the fiberglass strands are arranged that on both sides of the feed arrangements (60) for the glass fibers at least one glass fiber strand generating Arrangement is provided, the feed arrangements (feed tubes 60) supply packs (58) for the continuous glass fibers or rovings (44) are assigned. x

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that downstream of the strand-forming devices (feeder 48) an arrangement (62,68) to achieve thread formation (defibration of the strands is disposed on one of the outer surfaces of the resulting mat.

11. Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that a plurality of feed tubes (60) for the roving (44) are provided, the lower outlet openings of which are closely spaced from the Conveyor belt (56) are arranged.

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