DE2850833A1

DE2850833A1 - Verfahren zur herstellung von orientierten kurzfaservliesen

Info

Publication number: DE2850833A1
Application number: DE19782850833
Authority: DE
Inventors: Heinz Richter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-11-24
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1980-06-04
Also published as: DE2850833B2; AT372121B; ATA678479A; GB2036122B; FR2442288A2; IT1165375B; CH630425A5; FR2442288B2; GB2036122A; IT7927416A0; DE2850833C3

Description

- 3 Verfahren zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen aus einer Fasersuspension, wobei die Fasersuspension einem Behälter mit einer rotierenden Siebtrommel zugeführt wird und die Fasern auf dem Trommelmantel abgelagert werden, während die Suspensionsflüssigkeit mittels eines Druckgefälles ins Innere der Siebtrommel gesaugt wird, nach Patent 21 63 799.

Bei dem Hauptpatent besteht die Erfindung darin, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Trommelmantels höher ist als die Zulaufgeschwindigkeit der Suspension, daß auf dem Trommelmantel eine durchlässige Folie angeordnet ist, auf der die Fasern bei' mehrfacher Umdrehung der Trommel abgelegt werden, worauf die Folie aufgeschnitten wird und das aus unidirektional gerichteten Fasern aufgebaute Vlies mitsamt der Folie von der Trommel abgenommen und in an sich bekannter Weise getrocknet und fixiert wird. Bei diesem Verfahren erfolgt die erste Orientierung der Kurzfasern während des StrömungsVorganges in der Rinne. Der wesentliche Ausrichtungseffekt wird jedoch beim Übergang von der Rinne zur Trommel durch die Beschleunigung der Fasersuspension infolge der gegenüber ihrer Zulaufgeschwindigkeit höheren Umfangsgeschwindigkeit des Trommelmantels erzielt.

Versuche haben ergeben, daß die exakte Ausrichtung der Kurzfasern einen hohen Einfluß auf die Festigkeitseigenschaften der herzustellenden Faservliese aufweisen. In der freifließenden Strömung der Zulaufrinne entsprechend dem Hauptpatent ist jedoch eine Ausrichtung schwer durchzuführen. Nur in den Randbereichen der Rinne, in denen die Strömungsgeschwindigkeit von

-4-

030023/0194

Null auf die im Hauptteil der Rinne vorhandene Strömungsgeniznv.-indiakeit anwächst, erfolgt durch die Geschwindigkeitsänderung eine wesentliche Orientierung der Kurzfasern.

Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, bei einem Verfahren nach dem Hauptpatent die Orientierung der Kurzfasern bereits in der Rinne wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe
sersuspension

wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fader rotierenden Siebtrommel über eine mit dünnen

längsgerichteten Zwischenwänden unterteilte Rinne zugeführt wird. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, daß bei genügend kleinem Abstand der Zwischenwände jeder der Einzelrinnen infolge der Wandreibung unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten mit quer zur Strömung gerichteten Geschwindigkeitskomponenten herrschen, die eine Ausrichtung und * damit Verdichtung der Kurzfasern bewirken,,

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung wird der Zulauf der Fasersuspension in der Rinne vor dem Auffließen auf die Trommel verengt. Dabei wird der Zulauf der Fasersuspension auf die Trommel entweder auch in der Verengung durch Zwischenwände oder durch zwei die Strömung der Fasersuspension verengende Leitbleche geführt.

Durch die Verengung der Rinne wird die Fasersuspension beschleunigt, wodurch außer einer maximalen Ausrichtung auch eine erhebliche Verdichtung der Kurzfasern erzielt wird» Versuche haben ergeben, daß bei dem Fertigpressen und Aushärten von Bauteilen aus erfindungsgemäß hergestellten Faservliesen ein wesentlich geringerer Preßdruck notwendig ist, um die gewünschte Dichte und Festigkeit zu erzielen«, So ist es möglich geworden,

030023/0194 original inspected

mit diesen Vliesen auch großflächige Bauteile in Autoklaven, bei denen bekanntlich nur Drücke von etwa maximal Io bar zulässig sind, zu pressen und auszuhärten, ohne daß Einbußen in der Festigkeit und Steifigkeit durch zu geringe Faseranteile auftreten. Trotz dieses geringen Preßdruckes konnte die Biegefestigkeit um etwa 50% und der Biegemodul um etwa 2o% gegenüber dem Verfahren nach dem Hauptpatent erhöht werden. Dieses bedeutet, daß damit die Festigkeitseigenschaften bei Bauteilen aus Kurzfaservliesen nahezu die Werte entsprechender Bauteile aus Endlosfasern erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Strömungsprofil für eine nicht unterteilte Rinne; Fig. 2 ein Strömungsprofil für eine Rinne mit Zwischenwänden;

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung der Zulauf der Fasersuspension über die Rinne mit Zwischenwänden auf einen Trommelfilter;

Fig. 4 in der Draufsicht eine Rinne mit Zwischenwänden und Verengung des Zulaufs, bei der Zwischenwände auch in der Verengung vorhanden sind und

Fig. 5 eine Rinne entsprechend Fig. 4, bei der die Zwischenwände nur im geraden Teil ausgeführt sind.

Das Geschwindigkeitsprofil in einer Rinne 2 ohne Unterteilung der Suspensionsströmung sieht entsprechend Fig. 1 so aus, daß an den Rändern 3 eine Geschwindigkeit gleich Null vorhanden ist, die sich in einer etwa Parabelkurve zu einer über den

030023/0194

gesamten Rinnenquerschnitt gleichbleibenden maximalen Geschwindigkeit 4 vergrößert. Dabei übt die Geschwindigkeit durch Vektorwirkung nur innerhalb der Streifen zwischen den Rändern 3 und dem Erreichen der maximalen Geschwindigkeit 4 eine Richtkraft auf die Kurzfasern aus. Diese Richtkraft wird dadurch erzielt, daß die Suspensionsströmung in diesem Geschwindigkeitsstreifen eine horizontale Geschwindigkeitskomponente aufweist. Wird jedoch entsprechend Fig. 2 die Rinne 2 durch Zwischenwände 5 unterteilt, so läßt sich durch die Wahl der Abstände der Zwischenwände 5 erreichen, daß die Maximalgeschwindigkeit 4 in der Mitte zwischen den Zwischenwänden 5 erreicht wird und dadurch auf die Kurzfasern stets eine richtende horizontale Komponente einwirkt und zwar von beiden Rändern 3«,her.

In einer vereinfacht dargestellten Vorrichtung 1 zur Herstellung von Kurzfaservliesen, entsprechend Fig. 3 ist eine Rinne 2 mit Zwischenwänden 5, eine Trommel 6 und ein Auffanggefäß 7 gezeigt, wobei sich die Trommel 6 in Pfeilrichtung 8 dreht. Von einem nicht dargestellten Rührwerk wird eine, z.B. aus Glyzerin und Kurzfasern bestehende Suspension Io auf die Rinne 2 aufgebracht und mittels eines Teilkörpers 11 vollständig zwischen den Rändern 3 der Rille 2 verteilt. Danach wird die Suspension Io durch die Zwischenwände 5 geleitet, die auf die Kurzfasern die beschriebene Richtwirkung ausüben, so daß sie auf einer Lippe 12 bereits gut vorgerichtet heraustreten. Durch das Auffließen auf die Oberfläche 13 der mit höherer Umlaufgeschwindigkeit als die Zulaufgeschwindigkeit der Suspension Io drehende Trommel 6 erfahren die Kurzfasern eine v/eitere Richtwirkung. Das Fertigen der Kurzfaservliese und ihre Weiterverarbeitung erfolgt entsprechend der im Hauptpatent beschriebenen Weise.

-7-

030023/0194

Zur Verdichtung der Kurzfasern beim Ausfließen der Fasersuspension Io von der Rinne 2 über die Lippe 12 auf die Trommel 6 kann der Zulauf am unteren Ende der Rinne 2 durch schräg angeordnete Leitbleche 15 verengt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, entsprechend Figur 4 auch die Zwischenwände 5 analog den Leitblechen 15 bis zum unteren Rand der Rinne 2 weiterzuführen. Es dürfte aber entsprechend Figur 5 in den meisten Anwendungsfällen ausreichen, die Zwischenwäde 5 nur im laminaren Strömungsteil der Rinne 2 anzuordnen, weil die Kurzfasern im beschleunigten Strömungsteil zwischen den Leitblechen 15 ihre Richtung beibehalten. Es besteht auch die Möglichkeit, bei der Herstellung von schmalen Faservliesen die Rinne ohne Zwischenwände nur mit Verengung auszuführen.

30023/0194

-κ-_m

Leerseite

Claims

Pa te nt a ns prüch e

1. Verfahren zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen aus einer Fasersuspension, wobei die Fasersuspension einem Behälter mit einer rotierenden Siebtrommel zugeführt wird und die Fasern auf dem Trommelmantel abgelagert werden, während die Suspensionsflüssigkeit mittels eines Druckgefälles ins Innere der Siebtrommel gesaugt wird, nach Patent 21 63 799, dadurch g e k e η η ζ e i C h η e -t , daß die Fasersuspension (lo) der rotierenden Siebtrommel (6) über eine mit dünnen längs-

-2-

030 0 23 / 0 1 9A

ORiGiNAL INSPECTED

gerichteten Zwischenwänden unterteilte Rinne (2) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zulauf der Fasersuspension (lo) in der Rinne (2) vor dem Auffließen auf die Trommel (6) verengt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zulauf der Fasersuspension (lo) auf die Trommel (6) auch in der Verengung durch Zwischenwände (5) geführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zulauf der Fasersuspension (lo) auf die Trommel (6) durch zwei die Strömung der Fasersuspension verengende Leitbleche (15) geführt wird.

030023/0194