DE3122022C2

DE3122022C2 - "Vorrichtung zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen"

Info

Publication number: DE3122022C2
Application number: DE19813122022
Authority: DE
Inventors: Heinz 8000 Muenchen Richter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-06-03
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3122022A1

Description

43

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung orientierter Kurzfaservliese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 63 799 bekannt. Als Sieb ist dabei eine umlaufende, im Innern einen Unterdruck aufweisende Siebtrommel vorgesehen, deren Trommelmantel mit dem Filter bedeckt ist. Die Trcmmel wird solange umlaufen gelassen, bis ein Vlies der gewünschten Schichtdicke t>o aufgebaut ist, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel höher als die Zulaufgeschwindigkeit der Suspension sein muß, um eine Desorientierung der in der Strömung der Zufuhrrinne sowie beim Übergang von der Rinne zur Trommel orientierten Fasern zu verhindern. Danach wird das Filter mit dem gebildeten Vlies von der Trommel abgenommen, das Vlies gewaschen und dann auf eine Unterlage gegeben, auf der es getrocknet, imprägniert bzw. fixiert wird.

Zum Abnehmen des Filters mit dem gebildeten Vlies muß die Zufuhr der Fasersuspension unterbrochen werden. Dadurch setzen sich in der Zufuhrleitung zur Rinne sowie in der Rinne Fasern ab, so daß die Zufuhrleitung bzw. die Rinne beispielsweise durch Waschen mit Suspensionsflüssigkeit gereinigt werden muß, bevor ein neues Vlies aufgebaut werden kann. Auch ist das Anbringen eines neuen Filters an bzw. das Abnehmen des Filters mit dem Vlies von der Trommel mit Standzeiten verbunden, wodurch die Produktivität herabgesetzt wird. Weiterhin muß der Unterdruck das Vlies an der Trommel festhalten, so daß nur Vliese mit geringem Gewicht, also relativ geringer Schichtdicke bei einem bestimmten Unterdruck aufgebaut werden können. Das Abnehmen des Filters mit dem Vlies geschieht manuell und erfordert hohes Geschick, um Beschädigungen des Vlieses zu vermeiden. Schließlich ist das Vlies entsprechend der Form des gewünschten Formteils zurechtzuschneiden, so daß ein erheblicher Verschnitt auftreten kann.

Es sind auch schon Vorrichtungen zur Herstellung orientierter Kurzfaservliese mit kontinuierlicher Suspensionszufuhr bekanntgeworden, wobei ein poröses Endlosband vorgesehen ist, auf das die Fasersuspension aufgebracht wird (DE-PS 17 60 073 sowie DE-OS 19 58 159). Die Vorrichtung nach der DE-OS 19 58 159 entspricht dabei einer Papiermaschine, d. h. die Suspensio.i fließt von einer Rinne auf das Endlosband, auf der die Suspensionsflüssigkeit abtropft, worauf das gebildete Vlies mit einem Rakelmesser von dem Endlosband abgenommen wird. Da für eine ungehinderte Ausrichtung der Fasern nur eine verhältnismäßig geringe Faserkonzentration in der Suspension vorliegen darf und da entsprechend der vorstehend erörterten Vorrichtung nach der DE-AS 21 63 799 die Umlaufgeschwindigkeit des Endlosbandes größer sein muß als die Zulaufgeschwindigkeit der Suspension von der Rinne sind mit der Vorrichtung nach der DE-OS 19 58 159 lediglich Vliese mit einer Schichtdicke im μ-Bereich erhältlich, d. h. mit einer in der Praxis indiskutablen Schichtdicke.

Um größere Schichtdicken zu erreichen, wird bei der Vorrichtung nach der DE-PS 17 60 073 die Suspension statt mit einer Rinne mit einer längs des Endlosbandes hin und her gehenden Schlitzdüse auf dem Endlosband aufgebracht. Dies hat allerdings eine erhebliche Herabsetzung der Faserorientierung zur Folge, nämlich eine völlige Desorientierung an den Umkehrstellen der Bewegung der Schlitzdüse.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von orientierten Kurzfaservliesen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, die einen Vliesaufbau ohne Unterbrechung der Suspensionszufuhr ermöglicht, keine Standzeiten erfordert, ein Abnehmen des Vlieses von dem Filter und Ablegen auf eine andere Unterlage zum Trocknen und Imprägnieren bzw. Fixieren des Vlieses entbehrlich macht und mit der Vliese hervorgebracht werden können, deren Abmessungen dem gewünschten Formteil entsprechen, so daß ein Verschnitt an Vlies entfällt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungs-

Gemäß F i g. 1 ist ein Vorratsbehälter 1 mit einer Kurzfasersuspension 2 beschickt beispielsweise mit in Glycerin suspendierten Kohle-, Glas- oder Kunststoffkurzfasern. Vom Vorratsbehälter 1 wird die Suspension 2 über eine Leitung 3 einer nach unten geneigten Rinne 4 zugeführt, wobei sich die Fasern in der Strömung in der Rinne 4 ausrichten, die zur besseren Ausrichtung mit dünnen, in Strömungsrichtung verlaufenden Zwischenwänden 5 (Fig.2) versehen ist, wie dies in der DE-AS iu 28 50 833 beschrieben ist

Von der Rinne 4 fließt die Suspension unter weiterer Ausrichtung der Kurzfasern dem oberen waagrechten Abschnitt eines Endlosby.ndes 6 zu, das über vier jeweils paarweise am linken und rechten Ende der Anlage angeordnete Umlenkwalzen 7 umläuft, von denen wenigstens eine mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben wird. Das Endlosband 6 ist siebförmig ausgebildet und besteht beispielsweise aus einer Maschendrahtbahn.

Im Bereich der Zufuhr der Fasersuspension von der Rinne 4 ist unterhalb des Endlosbandes 6 an dessen oberem Abschnitt eine Unterdruckkammer 8 angeordnet, an die eine Unterdruckleitung 9 angeschlossen ist.

Auf dem oberen waagrechten Abschnitt des siebförmigen Endlosbandes 6 sind nacheinander mehrere Filterunterlagen 10 aufgelegt. Die Filterunterlagen 10 können jeweils in einen entsprechenden Rahmen eingespannt sein. Bevorzugt bestehen die Filterunterlagen 10 aus Polyestergewebe. ·»>

Bei Bewegung des Endlosbandes 6 in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 1 werden somit bei der Aufgabestelle A auf das Endlosband 6 aufgelegte Filterunterlagen 10 nacheinander unter dem Ablaufstrahl der von der Rinne 4 kommenden Suspension mit den orientierten Fasern ü hindurchbewegt, wobei die orientierten Fasern auf der betreffenden Filterunterlage 10 abgelegt werden und die Suspensionsflüssigkeit durch diese Filterunterlage 10 und das siebfö^rmige Endlosband 6 hindurch in die Unterdruckkammer 8 gesaugt wird, von wo sie über *o eine Leitung 12 zum Ansetzen neuer Fasersuspension in einen nicht dargestellten Behälter zurückfließt.

Die Konzentration der Fasersuspension 2 ist nach oben hin begrenzt, da bei einer zu hohen Konzentration eine freie Bewegung und damit Orientierung der ^= einzelnen Kurzfasern nicht mehr gewährleistet ist, wobei die obere Grenze der Konzentration im allgemeinen bei 2 g/l liegt. Weiterhin muß die Bewegungsgeschwiudigkeit der Filterunterlagen 10 bzw. des Endlosbandes 6 größer als die Zufuhrgeschwin- "'" digkeit der von der Rinne 4 kommenden Suspension 2 sein, da sonst die Fasern wieder desorientiert werden. Durch diese Umstände ist die Schichtdicke des Vlieses bei einmaligem Durchgang unter dem Suspensionsablaufstrahl von der Rinne 4 vorgegeben, und zwar liegt ⁵> sie im allgemeinen im μ-Bereich.

Um ein Vlies brauchbarer Schichtdicke zu erhalten, beispielsweise von 0,1 mm »/erpreßter Laminatdicke, werden die Filterunterlagen 10 an der Entnahmestelle E vom Endlosband 6 abgenommen und mit einer < >o Einrichtung, die in F i g. 1 durch die gestrichelte Linie 13 angedeutet ist, zur Aufgabestelle A zurücktransportiert, und zwar so oft, bis die gewünschte Schichtdicke des Vlieses erreicht ist. Die Transporteinrichtung 13, durch die die Filterunterlagen 10 von der Entnahmestelle E zur ^b5 Aufgabestelle A bewegt werden, kann beliebig ausgestaltet sein. Wesentlich ist lediglich, daß die Vliese auf den Füterunterlagen 10 fixiert bleiben, d.h. die Filterunterlagen 10 insbesondere nicht, zu stark gegenüber der Waagrechten geneigt werden.

Sobald die gewünschte Schichtdicke der Vliese erreicht ist, werden die Füterunterlagen 10 von der Entnahmestelle E einer Wascheinrichtung zur Entfernung der Suspensionsflüssigkeit, gegebenenfalls einer Einrichtung zur Fixierung des lockeren Vlieses, beispielsweise mit einer Kunstharzlösung, sowie zur Herstellung sogenannter »Pregpregs«, einer Einrichtung zur Imprägnierung des Vlieses mit einer Kunstharzlösung und schließlich einer Trockeneinrichtung zugeführt. Die vom Endlosband 6 diesen Nachbehandlungseinrichtungen zugeführten Füterunterlagen 10 werden gleichzeitig durch neue Füterunterlagen 10 ersetzt, die der Aufgabestelle A zugeführt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach F i g. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß parallel zum ersten Endlosband 6 ein zweites Endlosband 6' in entgegengesetzter Richtung umläuft, das zweite Endlosband 6' ebenfalls mit einer Rinne 4' zur Zufuhr einer Fasersuspension sowie mit einer in F i g 2 kreuzweise schraffiert angedeuteten Unterdruckkammer 8' versehen ist, wobei die Aufgabestelle A am zweiten Endlosband 6' vorgesehen ist, und zwar am gleichen Ende der Anlage wie die Entnahmestelle £ des ersten Endlosbandes 6. Mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform läßt sich also die Laufzeit der Füterunterlagen 10 halbieren. Weiterhin kennen bei der Ausführungsform nach Fig.2 den beiden Rinnen 4 und 4' jeweils unterschiedliche Fasersuspensionen zugeführt werden, so daß aus unterschiedlichen Fasern bestehende Vliese mit variablem Verhältnis der betreffenden Fasern herstellbar sind. Auch kann nur die eine oder andere Rinne 4 bzw. 4' beschickt werden, um wahlweise Vliese aus der der Rinne 4 bzw. der Rinne 4' zugeführten Fasersuspension herzustellen. Ferner ist die Aufgabe anderer Materialien, wie Füllstoff oder Pigemente, über eine der beiden Rinnen 4 und 4' möglich. Die Anordnung von zwei und mehr Rinnen 4, 4' ist grundsätzlich auch hintereinander möglich, wobei freilich dadurch die Länge der Anlage entsprechend vergrößert werden muß.

Beispielsweise beim Transport der Füterunterlagen 10 von der Entnahmestelle E zur Aufgabestelle A bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. bei der Ausführungsform nach F i g. 2 von einem Endlosband 6, 6' zum anderen können Drehvorrichtungen vorgesehen sein, durch die die Füterunterlagen 10 um eine senkrechte Achse gedreht werden, so daß sich multidirektional ausgerichtete Vliese herstellen lassen.

Die Füterunterlagen 10 weisen vorzugsweise Abmessungen auf, die denen der Prepregs bzw. der herzustellenden Formteile entsprechen. Dabei können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegebenenfalls auch Füterunterlagen 10 unterschiedlicher Abmessungen gleichzeitig auf dem Endlosband 6 eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt im wesentlichen folgende Vorteile:

— Es ist eine kontinuierliche Herstellung von Kurzfaservliesen möglich, ohne daß die Suspensionszufuhr unterbrochen werden muß, d. h. Standzeiten entfallen, was eine höhere Produktivität bedeutet und ein Absetzen von Kurzfasern in den Leitungen 3,3' und der Rinne 4,4' verhindert.

— Das Vlies kann auf den Fillerunterlagen 10 den Nachbehandlungseinrichtungen zugeführt werden.

so daß eine Beschädigung des Vlieses durch manuelle Vorgänge entfällt.
Die Filterunterlagen 10 sind in ihren Abmessungen an die gewünschte Größe der Prepregs bzw. Formteile anpaßbar, so daß ein Verschnitt verhindert, jedenfalls erheblich reduziert werden kann. Auch sind bei gleichzeitigem Einsatz unterschiedlich bemessener Filterunterlagen 10 gleichzeitig Vliese unterschiedlicher Abmessungen herstellbar. Durch weitere Zufuhrrinnen 4, 4' ist eine entsprechende Reduzierung der Herstellungszeit der Vliese möglich, ferner die wahlweise Ablage unterschiedlicher Fasern oder anderer Materialien, ohne daß das gesamte Zufuhrsystem, also insbesondere der Vorratsbehälter 1 und die Leitung 3, 3' gereinigt werden muß.

Durch Drehen der Filterunterlagen 10 zwischen den einzelnen Durchläufen unter der bzw. den Rinnen 4, 4' kann der Ablagewinkel der Fasern geändert werden, wodurch multidirektional aufgebaute Vliese herstellbar sind.
Es sind Vliese mit nahezu beliebiger Schichtdicke herstellbar.

Es ist nur eine relativ geringe Saugleistung der Unterdruckkammer 8, 8' erforderlich, da die Vliese durch bloßes Aufliegen auf den Filterunterlagen 10 hinreichend fixiert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung orientierter Kurzfaservliese als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen aus einer Fasersuspension, mit wenigstens ·> einer Rinne zum Zuführen der Fasersuspension auf ein auf einem Sieb angeordnetes Filter sowie mit einer Saugeinrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks auf der der Rinne gegenüberliegenden Seite des Siebes, wobei sich das Sieb mit einer größeren ι ο Geschwindigkeit als der Zuführgeschwindigkeit der Fasersuspension bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb durch ein umlaufendes Endlosband (6, 6') und das Filter durch einzelne, aufeinanderfolgende Unterlagen (10) gebildet wird, die auf dem oberen waagrechten Abschnitt des Endlosbandes (6, 6') aufliegen und ihre Abmessungen der gewünschten Größe der Kurzraservliese entsprechen, wobei die Rinne (4,4') oberhalb dieser Filterunterlagen (10,10') angeordnet ist und daß eine Einrichtung (13) vorgesehen ist, die die Filterunterlagen (10) von einer nach der Rinne (4, 4') gelegenen Entnahmestelle (E)zu der Aufgabestelle (A) &n\ dem Endlosband (6, 6') vor der Rinne (4, 4') zurückbewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Herstellung multidirektional orientierter Kurzlaservliese, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zum Zurückbewegen der Filterunterlagen (10) nach den einzelnen Durchläufen unter der Rinne (4, 4') eine Drehung der einzelnen Unterlagen (10) um eine senkrechte Achse zuläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander mehrere Rinnen (4, 4') zum Zuführen von Suspensionen jeweils unterschiedlicher Fasern oder anderer Materialien angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zum Zurückbewegen der Filterunterlagen (10) ein weiteres, ebenfalls siebförmig ausgebildetes Endlosband (6') und seinerseits eine Rinne (4') zum Zuführen einer Kurzfasersuspension nebst einer Saugeinrichtung (8') aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterunterlagen (10) in einem Rahmen eingespannt sind.

40