DE3105673A1 - Process for producing oriented short-fibre webs - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von ausgerichteten KurzfaservliesenProcess for the production of aligned short fiber nonwovens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus ausgerichteten Kurzfasern für Verbundwerkstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing nonwovens made of aligned short fibers for composite materials according to the preamble of the claim 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 1 400 530 bekannt.Such a method is known from GB-PS 1,400,530.
Dabei werden die Fasern in einer viskosen Flüssigkeit, beispielsweise Glyzerin, suspendiert. Aus der Suspension wi#rd dann ein schichtförmiger Strom erzeugt, in dem sich die Fasern ausrichten, worauf er in paralleler Richtung über die poröse Wandung geführt wird, an der die Fasern durch einen auf der anderen Seite der porösen Wandung angelegten Unterdruck haften bleiben. - Das Ausmaß der Ausrichtung der Fasern ist von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig, der in der Praxis Grenzen gesetzt sind.The fibers are in a viscous liquid, for example Glycerine, suspended. A stratified stream is then generated from the suspension, in which the fibers align, whereupon it runs in a parallel direction across the porous Wall is guided, on which the fibers through one on the other side of the porous Wall applied negative pressure adhere. - The degree of alignment of the fibers depends on the flow velocity, which in practice has its limits are.
Aus der DE-PS 1 760 073 ist es bekannt, die in einer Flüssigkeit suspendierten Fasern durch Hindurchtreten durch eine Düse auszurichten. Der aus der Düse austretende Suspensionsstrahl trifft fast senkrecht auf eine poröse Wandung auf, an der. die ausgerichteten Fasern durch Absaugen der Suspensionsflüssigkeit abgelagert werden.From DE-PS 1 760 073 it is known that they are suspended in a liquid Align fibers by passing them through a nozzle. The one emerging from the nozzle Suspension jet meets a porous wall almost vertically on, at the. the aligned fibers by suctioning off the suspension liquid be deposited.
Damit die auf die poröse Wandung auftreffende Fasersuspension nicht zu stark abgebremst wird, vielmehr die Fasern auf die poröse Wandung abgelegt werden, wird die poröse Wandung in der gleichen Richtung wie die Strömungsrichtung der auftreffenden Fasersuspension bewegt, und zwar gegebenenfalls mit einer größeren Geschwindigkeit als die Strömungsgeschwindigkeit der Fasersuspension, wodurch eine zusätzliche Ausrichtung erhalten werden soll. Die poröse Wandung kann durch ein Endlosband gebildet sein. Die Düse wird hin- und herbewegt, bis ein Faservlies der gewünschten Dicke aufgebaut ist. Danach wird das Vlies auf dem Endlosband gewaschen und getrocknet, bevor es von dem Endlosband getrennt und den weiteren Verfahrensschritten der Verbundwerkstoffherstellung unterworfen wird.So that the fiber suspension hitting the porous wall does not is slowed down too much, rather the fibers are deposited on the porous wall, the porous wall is in the same direction as the direction of flow of the impinging Moved fiber suspension, possibly at a greater speed than the flow rate of the fiber suspension, creating additional alignment should be preserved. The porous wall can be formed by an endless belt. The nozzle is moved back and forth until a nonwoven fabric of the desired thickness is built up is. Then the fleece is washed on the endless belt and dried before it separated from the endless belt and the further process steps of composite material production is subjected.
Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Strömung der Fasersuspension erreichbare Ausrichtung der Fasern noch zu verbesseren. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei-Bewegung einer Wandung gegenüber der Fasersuspension im Bereich der Wandung ein Strömungsgefälle erzeugt wird, das wie die Strömung der Fasersuspension eine Ausrichtung der Fasern bewirkt.The invention as characterized in the claims lies the underlying task is the alignment that can be achieved by the flow of the fiber suspension the fibers can still be improved. The invention is based on the knowledge that when moving a wall with respect to the fiber suspension in the area of the wall a flow gradient is generated which, like the flow of the fiber suspension, aligns the fibers causes.
Ein besonders hoher Ausrichtungsgrad läßt sich erreichen, wenn entsprechend'den Ansprüchen 2 bis 8 vorgegangen wird und die Strömungsrichtung der Fasersuspension entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des porösen Endlosbandes verläuft. Dadurch wird gleichzeitig die Möglichkeit einer kontinuierlichen Herstellung einer Faservliesbahn eröffn#t.A particularly high degree of alignment can be achieved if accordingly Claims 2 to 8 is proceeded and the direction of flow of the fiber suspension runs opposite to the direction of movement of the porous endless belt. Through this at the same time the possibility of a continuous production of a nonwoven web is possible opened # t.
Durch die Ausgestaltung der Erfindung nach den ,xnsl?rüch(n 9 und 10 lassen sich Faservliese mit multidirektionaler Faserorientierung herstellen.Due to the embodiment of the invention according to the, xnsl? Rüch (n 9 and 10 fiber webs with multidirectional fiber orientation can be produced.
Die Ausrichtung der Fasern erfolgt durch ein Strömungsgefälle im Fasersuspensionsstrom quer zur Strömungsrichtung. Durch die Bewegung der porösen Wandung in eine andere Richtung als die Strömungsrichtung wird dieses Strömungsgefälie und damit die Ausrichtung der Fasern geändert, d.h. bei einander entgegengesetzter Bewegungsrichtung der porösen Wandung und Strömungsrichtung verstärkt. Statt oder gleichzeitig mit der Bewegung der porösen Wandung kann auch die andere Grenzfläche, d.h.The fibers are aligned by means of a flow gradient in the fiber suspension flow transverse to the direction of flow. By moving the porous wall into another Direction than the direction of flow is this flow gradient and thus the alignment of the fibers changed, i.e. with opposite directions of movement of the porous Wall and direction of flow reinforced. Instead of or simultaneously with the movement the porous wall can also be the other interface, i.
die auf der anderen Seite des Fasersuspensionsstroms angeordnete Wandung in eine andere Richtung als die Strömungsrichtung der Fasersuspension bewegt werden.the wall arranged on the other side of the fiber suspension flow be moved in a direction other than the direction of flow of the fiber suspension.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch Figur 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Faservliesbahn nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 2 eine Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Faservlieses mit multidirektionaler Faserorientierung nach einer anderen Ausführungsform; und Figur 3 eine Vorrichtung zur Herstellung eines sphärisch gekrümmten Faservlieses mit multidirektionaler Faserorientierung nach wieder einer anderen Ausführungsform.The invention is exemplified below with reference to the accompanying drawings explained. FIG. 1 shows, in each case, a device for continuous Production of a nonwoven web according to an embodiment of the invention Procedure; FIG. 2 shows a device for producing a tubular fiber fleece with multidirectional fiber orientation according to another embodiment; and FIG. 3 shows a device for producing a spherically curved fiber fleece with multidirectional fiber orientation according to yet another embodiment.
Gemäß Figur 1 weist die Vorrichtunq zur kontinuierlichen Herstellung einer Faservliesbahn ein Endlosband 1 beispielsweise mit feinmaschiger Netzstruktur auf, das um eine Antriebswalze 2 und Umlenkwalzen 3, 4 und 5 geführt ist. Die Umlenkwalze 3 lenkt das Endlosband 1 nach unten in ein Gefäß 6, das mit einer .Suspension 7 von Kurzfasern z.B. in Glyzerin gefüllt ist, zur Umlenkwalze 4. Von der Umlenkwalze 4 verläuft das Endlosband 1 durch das Gefäß 6 schräg nach oben zur Umlenkwalze 5, die in gleicher Höhe wie die Antriebswalze 2 angeordnet tst, so daß zwischen der Umlenkwalze 5 und der Antriebswalze 2 ein waagrechtes Trum des Endlosbandes 1 vorliegt.According to Figure 1, the device for continuous production a nonwoven web, an endless belt 1, for example with a fine-meshed network structure on, which is guided around a drive roller 2 and guide rollers 3, 4 and 5. The deflection roller 3 directs the endless belt 1 down into a vessel 6, which with a .Suspension 7 is filled with short fibers, e.g. in glycerine, to deflection roller 4. From the guide roller 4, the endless belt 1 runs through the vessel 6 obliquely upwards to Deflection roller 5, which is arranged at the same height as the drive roller 2, so that between the deflection roller 5 and the drive roller 2, a horizontal strand of the endless belt 1 is present.
In dem Gefäß 6 läuft das Endlosband 1 entlang einer Absaugkammer.8. Gegenüber der Absaugkammer 8 befindet sich im Gefäß 6 ein Leitblech 9. Am unteren.Ende des Zwischenraumes zwischen dem Endlosband 1 und dem Leitblech 9 ist ein Rührer 10 vorgesehen, durch den der Fasersuspension 7 in dem Zwischenraum eine Strömung in Richtung des Pfeiles 11 aufgezwungen.wird. Von einer Walze 12 wird der Umlenkwalze 3 ein poröses Trägerband 13, z.B. aus einem Nylongewebe, zugeführt, das den Außenumfang des Endlosbandes 1 in Transportrichtung desselben zwischen Umlenkwalze 3 und .Antriebswalze 2 belegt.In the vessel 6, the endless belt 1 runs along a suction chamber. 8. Opposite the suction chamber 8 there is a guide plate 9 in the vessel 6 at the lower end of the space between the endless belt 1 and the guide plate 9 is a stirrer 10 provided, through which the fiber suspension 7 in the intermediate space a flow imposed in the direction of arrow 11. A roller 12 is the deflection roller 3 a porous carrier tape 13, for example made of a nylon fabric, is fed to the outer circumference of the endless belt 1 in the transport direction of the same between deflection roller 3 and .Antriebswalze 2 occupied.
Durch die Bewegung des Endlosbandes 1 einerseits und die von dem Rührer 10 aufgezwungene Strömung der Fasersuspension in Richtung des Pfeiles 11 andererseits, wird eine hohe parallele, unidirektionale Ausrichtung der Fasern erzielt, die sich als Vlies unter der Wirkung des Unterdrucks in der Kammer 8 an dem Trägerband 13 ablagert, worauf das Vlies nacheinander einer Wascheinrichtung 14, einer Trockeneinrichtung 15, einer Imprägniereinrichtung 16 und einer weiteren Trockeneinrichtung 17 zugeführt wird, um schließlich mit dem Trägerband 13 bei der Antriebswalze 2 das Endlosband 1 zu verlassen, um auf eine Auf wickelwalze 18 aufgewickelt zu werden.Through the movement of the endless belt 1 on the one hand and that of the stirrer 10 forced flow of the fiber suspension in the direction of arrow 11 on the other hand, a high parallel, unidirectional alignment of the fibers is achieved as a fleece under the effect of the negative pressure in the chamber 8 on the carrier tape 13 deposited, whereupon the fleece successively a washing device 14, a drying device 15, an impregnation device 16 and a further drying device 17 is to finally with the carrier belt 13 at the drive roller 2 the endless belt 1 to leave to be wound onto a winding roller 18.
Mit der Wascheinrichtung 14 werden Glyzerinreste aus dem Vlies entfernt, und mit der Imprägniereinrichtung 16 wird das Vlies mit einer Kunstharzlösung imprägniert. Das anschließend mit der Trockeneinrichtung 17 getrocknete, mit Kunstharz impragnierte Vlies stellt ein sogenanntes "Prepreg" dar. Derartige "Prepregs" eignen sich zur Lagerung vor der Endverarbeitung zum Verbundwerkstoff.With the washing device 14, glycerine residues are removed from the fleece, and with the impregnating device 16, the nonwoven fabric is impregnated with a synthetic resin solution. The then dried with the drying device 17, impregnated with synthetic resin Fleece represents a so-called "prepreg". Such "prepregs" are suitable for Storage prior to composite finishing.
Die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung eines rohrförmigen Faserdieses mit multidirektionaler Faserorientierung weist einen trommelförmigen Behälter 20 mit porösen Außenmantel 21 auf, der in einem Gefäß 22 angeordnet ist, das mit der gleichen Fasersuspension 7 gefüllt sein kann wie das Gefäß 6 in Figur 1.The device shown in Figure 2 for producing a tubular Fiber this with multidirectional fiber orientation has a drum-shaped Container 20 with porous outer jacket 21, which is arranged in a vessel 22, which can be filled with the same fiber suspension 7 as the vessel 6 in FIG 1.
Die Fasersuspension 7 wird dem Gefäß 22 über einen Einlaß 23 am Gefäßboden zugeführt, durchströmt dann das Gefäß 22 in axialer Richtung, um es am Auslaß 24 wieder zuverlassen.The fiber suspension 7 is transferred to the vessel 22 via an inlet 23 at the bottom of the vessel supplied, then flows through the vessel 22 in the axial direction to it at the outlet 24 to leave again.
Im Inneren des Behälters 20 herrscht ein Unterdruck, der über eine Saugleitung 25 erzeugt wird. Weiterhin wird'dem Behälter 20 eine Rotation über die Drehachse 26 erteilt.Inside the container 20 there is a negative pressure that is above a Suction line 25 is generated. Furthermore, a rotation over the Axis of rotation 26 granted.
Auf diese Weise lagern sich die Fasern an dem porösen Mantel 21 des Behälters 20 schraubenförmig,d.h. mit einem-Winkel gegenüber der Drehachse 26 des Behälters 20 ab, der durch die Resultierende aus der Orientierung der Fasern durch die Strömung der Fasersuspension 7 durch das Gefäß 22 einerseits und durch die Orientierung der Fasern durch die Rotation des Behälters 20 andererseits bestimmt wird.In this way, the fibers are deposited on the porous jacket 21 of the Container 20 helically, i.e. at an angle to the axis of rotation 26 of the Container 20 from which by the resultant from the orientation of the fibers through the flow of the fiber suspension 7 through the vessel 22 on the one hand and through the orientation of the fibers is determined by the rotation of the container 20 on the other hand.
Wenn die Rotationsrichtung des Behälters 20 umgekehrt wird, dann tritteine entsprechende Umkehrung der Faserorientierung ein, so daß beispielsweise ein rohrförmiges Vlies mit bidirektionaler Faserorientierung erhalten werden kann.If the direction of rotation of the container 20 is reversed, then one occurs corresponding reversal of the fiber orientation, so that, for example, a tubular Nonwoven with bi-directional fiber orientation can be obtained.
Die an Fasern verarmte Fasersuspension 7, die das Gefäß 22 über den Auslaß 24 verläßt, strömt über eine Leitung 27 durch ein Drosselventil 28 einem Vorratsbehälter 29 zu t Wo sie mit neuen Fasern versetzt wird und dann über eine Umwälzpumpe 39 dem Gefäß 22 wieder zugeführt wird.The fiber-depleted fiber suspension 7, which the vessel 22 on the Leaves outlet 24, flows via a line 27 through a throttle valve 28 to a Storage container 29 to t where it is replenished with new fibers and then via a Circulation pump 39 is fed to the vessel 22 again.
Durch eine entsprechende Änderung des Durchlaßwiderstandes des porösen Mantels 21 ist es möglich, eine Faseranhäufung zu erzielen, wodurch sich eine örtliche Verstärkung des rohrförmigen Faservlieses erreichen läßt.By changing the resistance of the porous Jacket 21 it is possible to achieve a fiber accumulation, whereby a local Can achieve reinforcement of the tubular fiber fleece.
Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung eines sphärisch gekrümmten Faseriieses mit multidirektionaler Faserorientierung weist einen sphärisch gekrümmten Behälter 30 auf, dessen konkave Innenfläche als poröse Wandung 31 ausgebildet ist. Durch eine Saugleitung 32 wird auf das Innere des Behälters 30 ein Unterdruck ausgeübt.The device shown in Figure 3 for producing a spherical curved fiber material with multidirectional fiber orientation has a spherical shape curved container 30, the concave inner surface of which is designed as a porous wall 31 is. A vacuum is applied to the interior of the container 30 through a suction line 32 exercised.
Der Behälter 30 ist in einem Gefäß 33 angeordnet, das mit der gleichen Fasersuspension 7 gefüllt sein kann wie das Gefäß 6 in Figur 1.The container 30 is arranged in a vessel 33, which with the same Fiber suspension 7 can be filled like the vessel 6 in FIG. 1.
Darüberhinaus ist unterhalb des Behälters 30 an dem Gefäßboden ein Verdrängungskörper 34 vorgesehen. Der Verdrängungskörper 34 ist konzentrisch zum Behälter 30 angeordnet, so daß zwischen der porösen Wandung 31 des Behälters 30 und dem Verdrängungskörper 34 ein sphärisch gekrümmter Zwischenraum 35 gebildet wird. Von einem Vorratsbehälter 29 wird über eine Leitung 36, die senkrecht von oben durch die Wandung 31 in der Mitte hindurchtritt, durch den Zwischenraum 35 die Fasersuspension 7 mit der Umwälzpumpe 39 umgepumpt und über eine Leitung 38 mit einem Drosselventil 28 dem Vorratsbehälter 29 wieder zugeführt.In addition, there is a below the container 30 at the bottom of the vessel Displacement body 34 is provided. The displacement body 34 is concentric to the Container 30 arranged so that between the porous wall 31 of the container 30 and the displacement body 34, a spherically curved intermediate space 35 is formed will. From a storage container 29 is via a line 36 which runs perpendicularly from passes at the top through the wall 31 in the middle, through the space 35 the fiber suspension 7 is pumped around with the circulation pump 39 and via a line 38 fed back to the reservoir 29 with a throttle valve 28.
Der Verdrågungskörper 34 wird durch eine senkrechte, den Gefäßboden durchragende Drehachse 37 in Rotation versetzt. Auf diese Weise kann entsprechend der vorstehend geschilderten Funktionsweise der Vorrichtung nach Figur 2 eine multidirektionale Ausrichtung der Fasern erreicht werden, jedoch diesmal wird ein Vlies von sphärisch gekrümmter Gestalt erzeugt. LeerseiteThe displacement body 34 is through a vertical, the vessel bottom projecting axis of rotation 37 set in rotation. That way you can accordingly the above-described mode of operation of the device according to FIG. 2 is multidirectional Alignment of the fibers can be achieved, however, this time a fleece becomes spherical curved shape generated. Blank page
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813105673 DE3105673A1 (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Process for producing oriented short-fibre webs |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19813105673 DE3105673A1 (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Process for producing oriented short-fibre webs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3105673A1 true DE3105673A1 (en) | 1982-09-02 |
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Family Applications (1)
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DE19813105673 Withdrawn DE3105673A1 (en) | 1981-02-17 | 1981-02-17 | Process for producing oriented short-fibre webs |
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Country | Link |
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DE (1) | DE3105673A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005018874A1 (en) * | 2005-04-23 | 2006-11-02 | Schott Ag | Production of a ceramic fiber mat by dewatering an aqueous fiber suspension with addition of surfactants and/or application of an electric field to align the fibers |
DE102009024786A1 (en) | 2009-06-10 | 2010-12-16 | Daimler Ag | Producing fiber-reinforced plastic component, comprises heating, pressing and hardening layer of fiber foil in deforming press, where fiber foil is produced by mixing and dispersing hardenable reaction resin as plastic matrix in water |
-
1981
- 1981-02-17 DE DE19813105673 patent/DE3105673A1/en not_active Withdrawn
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