DK165704B

DK165704B - Fremgangsmaade og apparat til paafoering af pulverformede materialer paa filamenter

Info

Publication number: DK165704B
Application number: DK134887A
Authority: DK
Inventors: Gui G De Jager
Original assignee: Flexline Services Ltd; Gui G De Jager
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1993-01-04
Also published as: IL79406A0; FI880202A0; FI880202L; DK165704C; CN1018005B; NO164180C; DK134887D0; AU6124386A; RO104882B1; CA1271303A; HUT49174A; KR880700121A; MC1863A1; NO871073L; SU1727536A3; JPS63502518A; HU201364B; PL260625A1; NL8502947A; BG60018B2

Description

DK 165704B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde og et apparat til behandling af garner, bånd eller lignende bestående af filamenter og eventuelt bearbejdet til et væv eller et strikket materiale med et behandlingsmiddel, idet der 5 tilvejebringes adskillelse mellem filamenterne for at lade behandlingsmidlet trænge bedre ind i strukturen af filamenter .

Sådanne processer og apparater er almindeligt kendte, specielt til fremstillingen af sammensatte materialer 10 bestående af termoplastiske eller termohærdende materialer, hvor filamenterne fungerer som forstærkende materiale. For eksempel er der i hollandsk patentansøgning nr. 70 01623 (GB patent nr. 1.259.085) beskrevet en proces, ved hvilken trådene eller båndene bestående af et stort antal filamen-15 ter adskilles, før der på filamenterne påføres en syntetisk harpiks i pulverform, hvorefter denne harpiks bringes til at smelte, hvilket resulterer i, at der opnås et sammenhængende produkt. Spredningen af filamenterne i båndene frembringes fx i overensstemmelse med den fra denne hol-20 landske patentansøgning kendte teknik ved, at filamenterne bibringes en elektrostatisk opladning med samme fortegn. I overensstemmelse med en anden udførelsesform ledes båndene gennem en venturiindsats, som i samme retning gennemstrømmes af et fluidum med stor hastighed. Spredningen af fila-25 menterne sker derefter under påvirkning af fluidumets relaksation ved afgivelse fra venturiindretningen. En anden udførelsesform der udnytter en nærliggende udgave af det ovennævnte princip beskrives i GB ansøgning nr. 2.074.052.

Her føres et filamentholdigt materiale forbi dyser der 30 udsender et fluidum under stor hastighed, hvorved det filamentholdige materiale spredes under påvirkning af fluidumets relaksation.

Fremstilling og behandling af filamentholdige materialer med en tykkelse i størrelsesordenen 100 gange filament-35 diameteren beskrives i EP ansøgning nr. 25.543. Behandling af disse materialer foregår i denne reference, på grund af 2

DK 165704B

materialernes ringe tykkelse, uden forudgående eller samtidig spredning.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til behandling af a) garner, bånd og lignende, bestående af filamenter, eller 5 b) væv eller strikket materiale, bestående af sådanne tråde, bånd og lignende med et behandlingsmiddel idet der tilvejebringes adskillelse mellem filamenterne, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at behandlingsmidlet suspenderes i én eller 10 flere gas- eller væskestrømme, der rettes mod det materiale, der skal behandles, under en sådan vinkel og under et kontrolleret tryk således, at adskillelsen af filamenterne og behandlingen af filamenterne med behandlingsmidlet sker samtidigt, og at én eller flere gas- eller væskestrømme 15 hvori behandlingsmiddel er suspenderet, når der er tale om behandling af væv eller strikket materiale, samtidigt’ rettes mod begge sider af det materiale, der skal behandles, under anvendelse af organer, fra hvilke gas- eller væskestrømmen strømmer mod det materiale, der skal behand-20 les, idet disse organer bevæges frem og tilbage over materialet.

Det har vist sig, at der på denne måde opnås en meget effektiv spredning af filamenterne, som følge af hvilken det i væskestrømmen suspenderede imprægneringsmateriale 25 trænger godt ind mellem filamenterne og imprægnerer samme meget homogent. Dette resulterer i et slutprodukt, fx en folie eller plade af plastmateriale, der er forstærket med filamenter, som er af meget homogen sammensætning.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udøves, ligegyldig 30 hvad natur filamenterne har, eller ligegyldig hvad natur imprægneringsmidlet har.

DK 165704 B

3

For eksempel anses pulverformede keramiske produkter og metalprodukter, ud over termoplastiske eller termohærdende materialer, som værende imprægneringsmaterialer.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er også egnet til på-5 føringen af lag af imprægnerende materiale på forskellige tykkelser på forskellige sider af det materiale, som skal imprægneres. For eksempel kan et væv eller et strikket materiale, som internt eller eksternt er påført en let kerne, imprægneres ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge 10 opfindelsen.

Som behandlingsmiddel kan også benyttes et slibemateriale, som gør det med dette slibemateriale behandlede materiale ru, hvilket resulterer i, at materialet er mere velegnet til vedhæftningen af en appretur og lignende til materials let.

Det foretrækkes at lede gasstrømmen, i hvilken behandlingsmaterialet er suspenderet, i overensstemmelse med udnyttelsen af venturiprincippet til det materiale, som skal behandles .

20 Det behandlende materiale kan være suspenderet i en gasstrøm på forskellig måde, fx ved forstøvning af materialet i gasstrømmen som en smelte eller væske. Det er også muligt at dosere et pulverformet behandlingsmateriale direkte i en gas- eller væskestrøm fra en beholder. Det er også muligt 25 at suspendere behandlingsmaterialet i et fluidiseret leje i en gas og at fjerne gasstrømmene, som skal ledes til det materiale, som skal behandles, fra det fluidiserede leje ved anvendelse af sugning. Anvendelsen af et fluidiseret leje til imprægneringen af bundter af filamenter er i sig 30 selv kendt, fx fra hollandsk patentskrift nr. 151.928. Ved denne kendte fremgangsmåde ledes det materiale, som skal imprægneres, imidlertid gennem imprægneringsmaterialets fluidiserede leje.

DK 165704 B

4

Hvis der i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen imidlertid benyttes et fluidiseret leje, sker selve indtrængningen uden for dette leje.

Opfindelsen vedrører også et apparat til udøvelse af frem-5 gangsmåden ifølge krav 1 og med et kammer, i hvilket der via en perforeret bund kan indføres en gas, og med en tilførsel for pulverformet behandlingsmiddel, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at kammeret er forbundet med én eller flere sugerørledninger, der på udløbssiden ud-10 munder i ét eller flere rum, i hvilke gasstrømmene ledes mod det materiale som skal behandles, og med organer til at frembringe en relativ bevægelse mellem materialet og sugerørledningernes udløbsside.

Hvis gassen ledes til det materiale, der skal behandles, 15 fra forskellige sider, kan der drages omsorg for, at gasstrømmene ikke helt støder sammen.

Det er også muligt ved udøvelse af opfindelsen at påføre forskellige imprægneringsmaterialer, enten oven på hinanden eller på forskellige sider i forskellige rum adskilt fra 20 hinanden for at forhindre en uønsket blanding af de forskellige imprægneringsmaterialer.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et snit fra siden gennem en skematisk vist 25 installation til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 2 viser det i fig. 1 viste apparat ifølge opfindelsen, set oppefra, fig. 3 viser det samme apparat set fra siden, 30 fig. 4 viser et snit efter linjen A-A i samme apparat, fig. 5 i større målestok viser en væsentlig del af de i fig. 2, 3 og 4 viste apparat og fig. 6 viser flere varianter a-e ved udøvelse af opfindelsen.

5

DK 165704B

Som angivet i fig. 1, formes bredder af kontinuerlige filamentbånd 1 ved afvikling af båndene fra vandrette spoler 2 under automatisk opretholdt kontrollerbar spænding. Via en føring 3 ledes bundterne til en foropvarmningsovn 4. ovnen 5 opvarmes med en automatisk kontrollerbar varmekilde 5.

Derefter ledes de tørrede og forvarmede filamentbånd, via en føring 6, gennem en termisk isoleret beholder 7, hvor imprægneringen finder sted (se fig. 2-6). Derefter ledes bundterne via en smelteovn 8, i hvilken der findes ét eller 10 flere varmelegemer, som styres af termokoblere. Disse styres automatisk ved hjælp af organer 9 til en forudbestemt opvarmningsintensitet. Derefter formes filamentbundterne til bånd og ledes gennem et afkølingsorgan 11, via afkølede formningsvalser 10 og opvikles på en opsam-15 lingsspole 14 via afgivelsesvalser 12 og en føring 13.

Denne spole drives af en elektromotor 15. Efter afgivelsesvalserne 12 kan filamentbåndet yderligere bearbejdes fx ved udskæring af det longitudinalt og/eller transversalt.

Anlægget til udøvelse af fremgangsmåden kan, hvis det 20 ønskes, være placeret helt eller delvis lodret.

I det i fig. 2-5 viste apparat er bundterne af filamenter i den termisk isolerede imprægneringsbeholder 7 fordelt på valser 16, der er placeret uden for tilførselsakserne.

Valserne 16's akser kan eventuelt være monteret drejeligt 25 på aksler 17 parvist. Dette gør det muligt, at bundterne kan positioneres i centerlinjen, når de trækkes ind i apparatet. Spredning af bundterne over mere end ét lag valser, i dette tilfælde to, letter en bedre fordeling af filamenterne. Efter at filamenterne har passeret valserne, 30 imprægneres filamenterne. Det pulverformede imprægneringsmateriale, som tilføres fra doseringsindretningen 18, fluidiseres i lejet 20 i en gas 21, som tilføres gennem den perforerede bund 19.

DK 165704 B

6

Denne gas er fortrinsvis forvarmet. I rummene 22 og under påvirkning fra pumpevirkningen suges gasstrømme, i hvilke imprægneringsmaterialet er suspenderet, under kontrollerbart tryk fra det fluidiserede leje til imprægneringshoved-5 er 23, fra hvilke gasstrømmene ledes til bundterne af filamenter, som bevæger sig kontinuerligt. For at frembringe en optimal imprægnering er imprægneringshovederne 23 eventuelt justerbare i forhold til afstand og/eller vinkeldrejning i forhold til materialet, som skal imprægneres.

10 De forskellige dele, som skal benyttes i imprægneringsbeholderen 7, kan på simpel måde forskydes og/eller erstat tes. Fx kan der benyttes andre typer valser og/eller andre imprægneringshoveder til imprægneringen af forskellige materialetyper.

15 Gasstrømmene, med hvilke det fint delte imprægneringsmateriale findes, ledes fortrinsvis til filamenterne, som skal imprægneres, fra to eller flere imprægneringshoveder.

Dette resulterer i en meget homogen fordeling af imprægneringsmaterialet over de enkelte filamenter. Den beskrevne 20 imprægneringsfremgangsmåde gør det muligt at arbejde med en betydeligt lavere filamentspænding end krævet i et mekanisk imprægneringsanlæg, i hvilket imprægneringsmaterialet presses mellem filamenterne ved hjælp af trykvalser. Den lavere filamentspænding resulterer i en betydelig elimi-25 nering af filamentbrud, hvilket ofte optræder ved mekanisk imprægnering af fx kulfilamenter. Dette kombineret med den mere intensive imprægnering gør endvidere en højere imprægneringshastighed og en større imprægneringsgrad mulig.

I fig. 5 er angivet, at sugningen af gassen, i hvilken 30 imprægneringsmaterialet er suspenderet, sker gennem en kanal 26 ved udnyttelse af venturiprincippet. Via kanaler 25 ledes gas ind under et kontrollerbart tryk. Det foretrækkes at suge gassen, som tilføres ved hjælp af en pumpe, gennem kanalen 25 fra rummet 7.

7

DK 165704B

Resultatet heraf er, at der opnås et cirkulationspurapeanlæg til gassen, og at varmetabene reduceres.

Hvis der ikke sker udnyttelse af et fludiseret leje, er det fordelagtigt at forbinde doseringsindretningen 18 direkte 5 med imprægneringshovederne eller hovedforsyningerne til disse.

Ved benyttelse af imprægneringsvæsker foretrækkes det at injicere væsken enten direkte i imprægneringshovedet eller imprægneringshovederne eller at suge væsken direkte fra 10 doseringsindretningen 18.

I fig. 6 er vist flere skitser for udførelsesformer af mangesidede og/eller bevægelige imprægneringshoveder, der er egnede til kontinuerlig imprægnering af bundter af filamenter eventuelt bearbejdet i et væv eller knyttet 15 materiale. Disse bundter er eventuelt bearbejdet til ker ner. Disse kan have følgende former: a. rektangulære, b. cylindriske eller c. bicelleformede.

20 Til intern imprægnering af hule strukturer, der er helt lukkede langs periferien, og som har filamentmaterialer, skal processen være diskontinuerlig. Imprægneringshovederne kan indføres i hulrummene. Derefter kan imprægneringshovederne og/eller materialet, som skal imprægneres, bevæges på 25 en sådan måde, at den ønskede imprægnering opnås. Dette er yderligere vist i fig. 6e og 6d.

I fig. 6d er vist et næseparti 27 til et luftfartøj, hvilket næseparti internt og eksternt har filamentmateriale, som skal imprægneres. Til den interne imprægnering benyttes 30 der et imprægneringshoved 28, og til den eksterne imprægnering benyttes der et imprægneringshoved 29. Ved drejning af næsepartiet og ved bevægelse af imprægneringshovederne

DK 165704B

δ 28 og 29 frem og tilbage over føringer 30 og 31, opnås den ønskede imprægnering.

I fig. 6e angiver henvisningsbetegnelsen 32 en del af en antenneskærm fx en parabolantenne, som internt og eksternt 5 har filamentmateriale, som skal imprægneres. Imprægneringen foretages ved hjælp af imprægneringshoveder 33 og 34, som bevæges frem og tilbage radialt via føringer 35 og 36. De beskrevne bevægelser kan eventuelt styres af en datamaskine, hvilket gør det muligt at foretage en optimal 10 imprægnering af mere komplekse materialetyper.

Hvis bundter af filamenter, som er bearbejdet til væv eller knyttede materialer, er påført kerner, opvarmes det imprægnerede materiale i en autoklav under et forudbestemt ønsket tryk. Der kan eventuelt være indbygget varmestrålere i 15 autoklaven.

I overensstemmelse med den ovenfor beskrevne fremgangsmåde kan imprægnerede filamentbånd, der eventuelt er vævet i en bestemt form, behandles til næsepartiet til luftfartøjer, radarskærme og andre strukturer. Det er også muligt at 20 benytte en smelteovn bestående af fx to formhalvdele til opvarmning.

For at lette vævning, strikning og/eller snoning af imprægnerede filamentbånd, kan båndene være helt eller delvis adskilt i smallere bånd. Disse smallere bånd gives derefter 25 et yderligere tyndt imprægneringslag ved udnyttelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Dette lag bestående af et specielt valgt imprægneringsmateriale, sørger for, at det imprægneringsmateriale, som allerede findes mellem filamenterne, forbliver på plads under vævning og/eller 30 strikning og forhindrer endvidere absorption af fugt. For at udføre dette, kan båndet eventuelt udsættes for fx en temperaturoverfladebehandling. Specielt i forbindelse med imprægneringsmaterialer med stor stivhed er vævningen og/eller strikningen af smalle bånd, som endnu ikke er ført

DK 165704 B

9 gennem en smelteovn, mulig uden en betydelig tilpasning af det aktuelle anlæg og reduktion i produktionshastighed.

Vævet, det strikkede materiale og/eller det snoede materiale kan derefter ledes gennem en smelteovn for at mate-5 rialet kan bearbejdes yderligere, eventuelt ved hjælp af afkølede formningsvalser.

Som behandlingsmidler kan fx benyttes: acetalharpikser, acrylharpikser, l o acry Ion i tr i 1 -but ad i en- s ty ren-har p ikser, aluminium, alkydharpikser, aluminiumoxid, arylharpikser, 15 bismaleimidharpikser, cobalt, kobber, ekonol, epoxyharpikser, 20 fluorcarbonharpikser, fluorcopolymerer, bly, melaminharpikser, nikkel, 25 phenolharpikser, polyacetalharpikser, polyacrylat, polyamid (nylon), polybutadien, 30 polybutylenterephthalat, polycarbonat, aromatiske polyestere, termoplastiske polyestere, polyetheretherketoner, 35 polyetherimider, polyethersu1foner, polyalkener,

DK 165704B

ίο polyethylenterephthalater, polyimider, polyoxymethylenharpikser, modificerede polyphenylenoxider, 5 polyphenylensulfider, polyphenylensulf ider, polyphenylenoxider, polyphenylsulfoner, polystyren, 10 polysulfon, polytetrafluorethylen, polyurethan, polyvinylchlorid, polyvinylidenfluorid, 15 modificeret polypropylenoxid, siliciumdioxid, siliciumcarbid, siliciumnitrid, silicone, 2 0 styrenacrylonitril-copolymerer, styren-copolymerer, titan, wolfram, urinstof, 25 vinylester, gummityper, samt additiver såsom: antistatiske midler, skummidler, 30 farvestoffer, beton, koblingsmidler, fyldstoffer, flammeretarderende materialer, 35 skummaterialer, varmestabiliseringsmaterialer, hule fyldstoffer, ' smøremidler, 11

DK 165704B

mineraler, plastificeringsmidler, forarbejdningshjælpemidler, siliconer, 5 stabilisatorer, superlegeringer, ultraviolette absorbanter, vandopløselige plastmaterialer, whiskers.

10 Det materiale, som skal behandles, kan fx bestå af:

Aluminium, aluminiumoxider, aramid, asbest, 15 bor, carbon, cobalt, kobber, glas, 20 høj-siliciumdioxid og kvarts, lithiumaluminiumsilicate, magnesium, nikkel, polyalken, 25 siliciumdioxid, silicium, siliciumcarbid, siliciumnitrid, stål, 30 titan, wolfram, zink, z irkoniumoxid, zirkonium.

Claims

1. Fremgangsmåde til behandling af a) garner, bånd og lignende, bestående af filamenter, eller b) væv eller strikket materiale, bestående af sådanne 5 garner, bånd og lignende med et behandlingsmiddel idet der tilvejebringes adskillelse mellem filamenterne, kendetegnet ved, at behandlingsmidlet suspenderes i én eller flere gas- eller væskestrømme der rettes 10 mod det materiale, der skal behandles, under en sådan vinkel og under et kontrolleret tryk således, at adskillelsen af filamenterne og behandlingen af filamenterne med behandlingsmidlet sker samtidigt, og at én eller flere gaseller væskestrømme hvori behandlingsmiddel er suspenderet, 15 når der er tale om behandling af væv eller strikket materiale samtidigt rettes mod begge sider af det materiale, der skal behandles, under anvendelse af organer, fra hvilke gas- eller væskestrømmen strømmer mod det materiale, der skal behandles, idet disse organer bevæges frem og tilbage 20 over materialet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gasstrømmene ledes til materialet, som skal behandles, ved udnyttelse af venturi-princippet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at gasstrømmene, i hvilke behandlingsmaterialet er suspenderet, ledes til materialet, som skal behandles, fra forskellige sider. 13 DK 165704B

4, Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at gasstrømmene, som ledes til materialet, som skal behandles, fra forskellige sider, ikke helt støder sammen.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore gående krav, kendetegnet ved, at de organer, fra hvilke gasstrømmene strømmer til materialet, som skal behandles, bevæges frem og tilbage hen over materialet.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de fore gående krav, kendetegnet ved, at det pulverformede behandlingsmiddel er suspenderet i et fluidiseret leje i en gas, og at gasstrømmene, som skal ledes til det materiale, der 15 skal behandles, fjernes fra det fluidiserede leje ved sugevirkning.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 5, kendetegnet ved, at behandlingsmidlet ledes 20 direkte til gasstrømmene, som skal ledes til det materiale, som skal behandles, i doserede mængder.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1- 6, kendetegnet ved, at behandlingsmidlet er suspen-25 deret ved forstøvning i gasstrømmene, der skal ledes til det materiale, som skal behandles, som en smelte eller en væske.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, 30 kendetegnet ved, at behandlingsmidlet er et imprægneringsmiddel. 14 DK 165704B

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene l- 8, kendetegnet ved, at behandlingsmidlet er et slibemiddel til at gøre det materiale, som behandles med 5 midlet, ru for at gøre materialet mere velegnet til vedhæftning af en appretur eller lignende på materialet.

11. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og med et kammer, i hvilket der via en perforeret bund kan indføres en gas, og med en tilførsel for pulverformet 10 behandlingsmiddel, kendetegnet ved, at kammeret er forbundet med én eller flere sugerørledninger, der på udløbssiden udmunder i ét eller flere rum, i hvilke gasstrømmene ledes mod det materiale som skal behandles, og med organer til at frem-15 bringe en relativ bevægelse mellem materialet og sugerørledningernes udløbsside.

12. Apparat ifølge krav 11, kend'etegnet ved, at sugerørledningerne udmunder i organer, der kan bevæges frem og tilbage over den bane, 20 som det materiale, som skal behandles, dækker under appara-tets drift.