DE2850833C3 - Verfahren zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patent 21 63 799 zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen aus einer Fasersuspension, mit einer in einem Behälter rotierenden Siebtrommel, die eine abnehmbare durchlässige Folie auf dem Trommelmantel aufweist, mit einer Saugeinrichtung zur Erzeugung eines Druckgefälles zum Inneren der Siebtrommel hin und mit einer Rinne zum Zuführen der Fasersuspension zur Oberfläche der Siebtrommel.

Diese Vorrichtung ist aus der DE-AS 2163 799 bekannt. Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent besteht darin, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Trommelmantels höher ist als die Zulaufgeschwindigkeit der Suspension, daß auf dem Trommelmantel die Fasern bei mehrfacher Umdrehung der Trommel auf der durchlässigen Folie 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 der dabei verwendeten Vorrichtung gemäß Fig. 3 des Hauptpatents erfolgt die erste Orientierung der Kurzfasern während des Strömungsvorganges in der Rinne. Der wesentliche Ausrichlungseffckt 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 I estigkeiiscigenschaften der herzustellenden Faservliese aufweisen. In der freiflicßenden Strömung der Zulaufrinne entsprechend dem Hauptpatenl ist jedoch eine Ausrichtung schwer durchzuführen. Nur in den Randbereichen der Rinne, in denen die Strömungsgeschwindigkeit von Null auf die im Hauptteil der Rinne vorhandene Strömungsgeschwindigkeit anwächst, erfolg! durch die Geschwindigkeitsänderung eine wesentliche Orientierung der Kurzfasern.

Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, bei einer Vorrichtung zur Durchführung des -j Verfahrens nach dem Hauptpatent die Orientierung der Kurzfasern bereits in der Rinne wesentlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei der genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rinne neben den Seitenwänden mit dünnen, längs der Strömungsrichtung ausgerichteten Zwischenwänden versehen ist

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, daß bei genügend kleinem Abstand der Zwischenwände in 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 Auslaufbeieich 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 nur 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. Die Erhöhung der Zulaufgeschwindigkeit der Fasersuspension erfordert nicht unbedingt auch eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel.

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, mit diesen Vliesen auch großflächige Bauteile in Autoklaven, bei denen bekanntlich nur Drücke von etwa maximal 10 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 20% 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 zeigt

I ig. 1 ein .Strömungsprofil für eine nicht unterteilte Rinne,

Fig. 2 ein Strömungsprofil für eine Rinne mit Zwischenwänden.

Γ i g. 3 in perspektivischer Darstellung der Zulauf der Fasersuspension über die Rinne mit Zwischenwänden auf einen Trommelfilter,

I- i g. 4 in der Draufsicht eine Rinne mit Zwischenwänden und Verengung des Zulaufs, bei der Zwischenwände auch in der Verengung vorhanden sind, und

I i g. 5 eine Kinne entsprechend F i g. 4, bei der die Zwischenwände nur im geraden Teil ausgeführt sind.

Das Geschwindigkcitsprofil 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 Pnrabclkurvu zu einer über den gesamten Rinnenquerschnitt gleichbleibenden maximalen Ge-

schwindigkeit 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 F i g. 2 die Rinne 2 durch Zwischenwände 5 unterteilt, so läßt sich durch die Wahl der Abstände der Zwischenwände 5 ι ο erreichen, ^aB 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 3a her.

In einer vereinfacht dargestellten Vorrichtung 1 zur Herstellung von Kurzfaservliesen entsprechend F i g. 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 10 auf die Rinne 2 aufgebracht und mittels eines Teilkörpers 11 vollständig zwischen den Rändern 3 der Rille 2 verteilt. Danach wird die Suspension 10 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 Äuffließen auf die Oberfläche 13 der drehenden Trommel 6 erfahren die Kurzfasern eine weitere Richtwirkung. Das Fertigen der Kurzfaservliese und ihre Weiterverarbeitung erfolgt entsprechend der im Hauptpatent beschriebenen Weise. Zur Verdichtung der Kurzfasern beim Ausfließen der "Fasersuspension 10 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 F i g. 4 auch die Zwischenwände 5 analog den Leitblechen 15 bis zum unteren Rand der Rinne 2 weiterzuführen. Es dürfte aber entsprechend F i g. 5 in den meisten Anwendungsfällen ausreichen, die Zwischenwände 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patent 21 63 799 zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen aus einer Fasersuspension, mit einer in einem Behälter rotierenden Siebtrommel, die eine abnehmbare durchlässige Folie auf dem Trommelmantel aufweist, mit einer Saugeinrichtung zur Erzeugung von Unterdruck im Inneren der Siebtrommel und mit einer Rinne zum Zuführen der Fasersuspension zur Oberfläche der Siebtrommel, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (2) neben den Seitenwänden (3) mit dünnen, längs der Strömungsrichtung ausgerichteten Zwischenwänden (5) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf der Fasersuspension (10) in der Rinne (2) vor dem Auffließen auf die Trommel (6) verengt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf der Fasersuspension (10) auf die Trommel (6) auch in der Verengung durch Zwischenwände (5) unterteilt ist.