EP0754794A2 - Machine for the production of prefabricated reinforcing webs - Google Patents

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EP0754794A2
EP0754794A2 EP96111444A EP96111444A EP0754794A2 EP 0754794 A2 EP0754794 A2 EP 0754794A2 EP 96111444 A EP96111444 A EP 96111444A EP 96111444 A EP96111444 A EP 96111444A EP 0754794 A2 EP0754794 A2 EP 0754794A2
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EP
European Patent Office
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semi
needle
machine according
apron
reinforcing fibers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96111444A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0754794A3 (en
Inventor
Karl-Heinz Hörsting
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LIBA Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
LIBA Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19624912A external-priority patent/DE19624912C2/en
Application filed by LIBA Maschinenfabrik GmbH filed Critical LIBA Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP0754794A2 publication Critical patent/EP0754794A2/en
Publication of EP0754794A3 publication Critical patent/EP0754794A3/xx
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/002Inorganic yarns or filaments
    • D04H3/004Glass yarns or filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H5/00Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H5/06Non woven fabrics formed of mixtures of relatively short fibres and yarns or like filamentary material of substantial length strengthened or consolidated by welding-together thermoplastic fibres, filaments, or yarns

Definitions

  • the invention relates to a machine for producing prefabricated reinforcement fabrics with a thermosetting / thermoplastic matrix according to the preamble of claim 1.
  • Fiber-plastic composites are becoming increasingly important and consist of fibers, fiber layers, fabrics, scrims or the like, which can be connected to an overall composite using a matrix.
  • the fibers, threads, fabrics, fabrics or similar to be connected are referred to below as semi-finished yarns.
  • These semi-finished thread products can be pre-impregnated with a matrix, these pre-impregnated semi-finished products, for example, in the SMC (sheet molding compounds) method, in which a thermosetting matrix is used, GMT (glass mat-reinforced thermoplastics) method, in which a thermoplastic matrix is used or prepreg processes are used.
  • SMC sheet molding compounds
  • GMT glass mat-reinforced thermoplastics
  • the matrix must have good adhesion to the fiber or the threads in order to be able to optimally transmit forces between individual filaments. Correct fiber wetting is particularly important for this. For example, accumulated air bubbles lead to delamination.
  • Pre-impregnated fiber structures are referred to as SMC molding compounds, GMT semi-finished products or so-called prepregs.
  • mat systems are used to manufacture essentially flat composite products. Such a mat system is described in principle for SMC molding compositions in "Introduction to the Technology of Fiber Composites, Michaeli / Wegener, Karl-Hanser-Verlag, Kunststoff-Vienna, 1989, p. 17".
  • the ready mixed and still thin resin batch is first applied to carrier foils.
  • One of these carrier foils is then passed under a cutting unit and, depending on the setting, cut into smaller pieces, which then fall onto the doctor-coated carrier foil due to the action of gravity. This results in an even distribution of the statistically oriented glass fibers.
  • thermoplastic matrix polypropylene is preferably used as the thermoplastic matrix.
  • GMT is preferably produced on so-called double belt presses, in which the matrix is melted in an extruder and inserted between two glass mats.
  • thermoplastic films are supplied as cover layers. To get a better one
  • fiber matrix impregnation the material is first kept in a heating zone at the level of the melting temperature and then cooled again under pressure.
  • multiaxial fabrics In order to achieve higher strengths of the fiber-plastic composite products, semi-finished thread products are used as multiaxial fabrics.
  • Such multiaxial fabrics can e.g. using a warp knitting machine with multiaxial weft insertion systems (System Liba).
  • the width of the fabric to be produced in this way is limited by the thread tension, so that when a certain maximum width is exceeded, the sagging of the fabric webs to manufacturing inaccuracies, etc. by shifting the individual fabric orientations against each other.
  • the placement of the reinforcing threads in the semi-finished thread can, e.g. in the so-called Malimo process can be achieved by displaceable group segments, the displaceability being small in the Malimo process.
  • a machine for producing prefabricated reinforcement scrims in which a web material runs between two belts provided with teeth, which hold threads to be laid down on the web material at their deflection points at a defined angle. Thereby it is possible to lay a laid scrim with threads crossing at a certain angle on the strip material and to fix them there in a suitable manner.
  • the conveyor belt also does not allow the threads to be held in a form-fitting manner.
  • DE-OS 1 635 481 discloses a machine for producing non-woven products with a fabric-like appearance (right-angled cross-hairs).
  • a number of threads are deposited in a direction essentially perpendicular to the direction of advance of the mat, it being equally possible to deposit the threads in a diagonal direction in order to be able to produce triangular stitches in addition to the square stitches which can usually be achieved by means of an additional warp thread .
  • a track is used, which consists of a textile sheet and has a large number of microscopic spikes.
  • such a textile web has the disadvantage that threads which are to be deposited at any angle and in a close position to one another, which is particularly necessary if the threads are to be deposited in accordance with the force flow, can no longer be held in a defined position.
  • the microscopic serrations thus serve at most to lay down the threads in a uniform geometric position and temporarily fix them there.
  • Uniform geometry is understood to mean laying down such that either square or triangular meshes, i.e. regular geometric figures are formed.
  • the machine for producing prefabricated reinforcement scrims in particular with a thermosetting or thermoplastic matrix according to the invention, has a feeding device for reinforcing fibers or reinforcing threads, a consolidating roller or double-belt pressing device or knitting machine, for example, arranged after the feeding device for reinforcing fibers, and a winding device for the reinforcing scrim.
  • a feeding device for reinforcing fibers or reinforcing threads has a feeding device for reinforcing fibers or reinforcing threads, a consolidating roller or double-belt pressing device or knitting machine, for example, arranged after the feeding device for reinforcing fibers, and a winding device for the reinforcing scrim.
  • at least one conveyor belt is preferably arranged under the semi-finished thread, which is designed as a needle caterpillar with protruding macroscopic needles and carries and promotes the reinforcing fibers and fixes them before calendering or meshing.
  • a device for feeding a thread semi-finished product is preferably provided.
  • the semi-finished thread products which can also be impregnated with a thermoset or thermoplastic (prepreg fibers), are (pre) consolidated on the plastic-technical device (e.g. calender) arranged in front of the winding device to form a fiber-plastic composite.
  • thermoplastic prepregs A further advantage in the production of thermoplastic prepregs is that an active unit for knitting the semi-finished thread can be dispensed with, since the calender or the consolidating device serves to fix the semi-finished thread.
  • the needle bead is either arranged continuously over the entire width, or two or more needle beads are arranged next to one another at the same height under the semi-finished thread product.
  • the needle bead has on its side facing the semifinished product a plurality of needles which are preferably evenly spaced apart.
  • the needles are preferably inclined by a defined angle in the conveying direction of the semi-finished thread in order to simplify the triggering of the semi-finished fiber.
  • the needle caterpillar and the calender roller device can preferably be driven synchronously. So that the reinforcing fibers to be fed into or to be installed in the material can be deposited on the conveyor belt in accordance with the flow of force, the feed device for the reinforcing fibers is displaceable transversely to the conveying direction of the semi-finished thread.
  • a fleece 2 runs over a needle bead 1, which is supported by the entire width of the fleece 2 and by which at the numerous needles 12 attached to the fleece 2 side also act as a conveyor belt.
  • a laying unit 4 is provided which is movable in a direction transverse to the conveying direction of the fleece 2 and which is fed with reinforcing threads or fiberglass roving 11 through a gate 5.
  • the needles 12 arranged on the needle caterpillar 1 serve to fix the reinforcing threads 11.
  • the reinforcing threads 11 can be deposited in accordance with the flow of force in the final product to be produced later from the prepreg product 10.
  • a counterpressure plate 9 designed as a counter-holding device is provided in the area of the laying unit 4 under the needle bead 1.
  • a pressure roller is provided in the area of the roller 15 arranged behind it in the conveying direction of the fleece 2 for driving the needle bead 1. around which another fleece 3 is fed and pressed to fix the deposited reinforcing threads 11.
  • a stripping device 8 In order to prevent the fleece carried on the needle tips (or the fleece 2, the reinforcing threads 11 and the fleece 3) from running around the roller driving the needle bead 1, a stripping device 8 is provided.
  • This stripping device 8 prevents the relatively loose composite material consisting of two nonwoven layers 2, 3 and the reinforcing threads 11 defined between them from rotating around the roller 15 driving the needle bead 1 or the deflecting roller 14.
  • the relatively loose material is fed directly from the stripper 8 to the calender 6, which consists of two heatable rollers.
  • the heatable rollers introduce heat into the material, which causes the thermoplastic fleece to melt, so that a so-called prepreg product is formed on the side located in the conveying direction after the calender 6 and is wound up on a winding device 7.
  • Fig. 2 shows the basic machine arrangement of the main components of the machine according to the invention in side view.
  • a semi-finished product in the form of a fleece runs on this plane over the needle bead 1 carried by the drive roller 15 and the deflection roller 14.
  • the thread semi-finished product / the fleece is applied to the needle bead 1 and in Conveyed away.
  • the reinforcement threads 11 are deposited on the thread semifinished layer running on the reference plane B via a device 4 for feeding reinforcement fibers.
  • a corresponding counter-pressure plate 9 is arranged under each corresponding feed device.
  • the thread semifinished layer with the already deposited glass fiber rovings is placed glass fiber rovings such as this, a further layer of reinforcing threads deposited from the first roving layer deposited.
  • a laying system for fleece 3 with corresponding pressure rollers and a counterpressure device 9 arranged underneath can also be arranged.
  • the temperature of the calender rolls 6 is set so that a consolidated bond between the semi-finished fiber products and the matrix is achieved.
  • This prepreg product 10 reaches the winding device 7 from the calender rolls or consolidating rolls 6.
  • Fig. 3 a top view of the arrangement described in Fig. 2 is shown and without the materials supplied, i.e. the thermoplastic semi-finished thread and the supplied reinforcing threads are shown.
  • the needle bead 1 has a width which is sufficient to fully support the fleece 2 to be fed (see FIG. 1).
  • This needle caterpillar 1 is driven by a drive roller 15, from which a deflecting roller 14 is arranged at a distance, so that the needle caterpillar 1 rotates as an endless conveyor belt around these two rollers 14, 15.
  • the needle bead 1 On the outward-facing side of the conveyor belt, ie the side facing the fleece 2 (see FIG. 1), based on the machine arrangement, the needle bead 1 has a multiplicity of substantially evenly spaced projecting needles 12.
  • the needles 12 are inclined forward in the conveying direction at a certain angle.
  • any width of such a needle bead can be used.
  • the width of the needle bead preferably exceeds 1 but not 3 m.
  • the distance between the individual needles 12 is preferably 1 to 3 mm, but can also have a greater distance from one another depending on the semi-finished thread.
  • the needles have a height of ⁇ 3 mm in order to ensure that the reinforcing fibers are safely deposited on the needle bead.
  • a needle height it is possible to reliably fix reinforcing fibers of customary varying thickness on the needle bead, the distance between the individual needles depending on the accuracy or achievable curvature including the consideration of the thread size.
  • the smaller the distance between the needles the more precisely the reinforcing fibers can be laid down in a manner that suits the flow of force.
  • the maximum thickness decreases, up to which the reinforcing fibers can still be reliably deposited in the spaces between the needles.
  • the laying carriage 4 is moved with the feeding device for the reinforcing threads 11 in a direction which essentially perpendicular to the conveying direction of the prepreg product and essentially parallel to it.
  • a placement roller 13 arranged on the laying carriage 4 can be pivoted. Different angles ⁇ can thereby be generated.
  • "Laying down according to the flow of force” should be understood to mean that the reinforcing fibers are arranged on the needle bead in such a way that, in the position fixed by the needle bead within a fiber-plastic composite, they maintain or maintain the position which corresponds to the lines of force on which the forces which are introduced into the later component are passed on in the component.
  • "laying down in accordance with the flow of force” is to be understood to mean that the reinforcing fibers can be laid down in such a way that a reinforcement of the component to be produced later, in particular around openings, i.e. in the region of the edge of the component facing the opening.
  • the method described and the device for carrying out the method are thus easily usable for fiber-plastic composites in which certain openings or openings are already provided in the semi-finished product, in which the edge of the openings is reinforced by means of the reinforcing fibers.
  • An essential area of application for components manufactured in this way is e.g. in the production of vehicle body components, which naturally have numerous openings to be reinforced locally.
  • the feed device 4 for the reinforcing fibers 11 in such a way that the reinforcing fibers are arranged within the framework of the fiber-plastic composite in such a way that, after processing of the semi-finished product into the end product, they are arranged in a spatial manner in the spatial component.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

A machine for making semi-finished reinforcing fabrics esp. with a thermoplastic matrix has a feed device (4) for the reinforcing fibres followed by a consolidating device (6) and a wind-up (7). A transport band holds the fabric in a defined position and consists of a needled apron (1) with projecting pins. Pref. a non-woven (2) is fed on to amoving pinned apron (1) which supports it over the full width. Reinforcing fibres, e.g. glass fibre rovings, are deposited in the desired position by a traversing feed which incorporates a press roller to place the rovings on the pins against a pressure plate (9). A second non-woven (3) covers the reinforcement and the assembly is removed from the pinned apron (1) by a stripper (8), consolidated between rollers (6) and wound up (7) for further processing. The pins are equally spaced at, pref. 1 - 3 mm, approximately 3 mm high and inclined in the forward feed direction. The apron (1) is driven at the same speed as the rollers (6). The apron width is pref. limited to 3 m and several aprons can be used in parallel.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege mit duro-/thermoplastischer Matrix gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a machine for producing prefabricated reinforcement fabrics with a thermosetting / thermoplastic matrix according to the preamble of claim 1.

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) erlangen zunehmend Bedeutung und bestehen aus Fasern, Faserschichten, Geweben, Gelegen o.ä., welche mittels einer Matrix zu einem Gesamtverbund verbunden werden können. Die zu verbindenden Fasern, Fäden, Gewebe, Gelege o.ä. werden nachfolgend als Fadenhalbzeuge bezeichnet. Diese Fadenhalbzeuge können mit einer Matrix vorgetränkt sein, wobei diese vorgetränkten Halbzeuge beispielsweise beim SMC-(Sheet-Molding-Compounds)-Verfahren, bei welchem eine duroplastische Matrix angewendet wird, GMT-(glasmattenverstärkte Thermoplaste)-Verfahren, bei welchem eine thermoplastische Matrix angewendet wird, oder Prepregverfahren eingesetzt werden. Bei diesen Faser-Kunststoff-Verbundprodukten muß die Matrix eine gute Haftung zur Faser bzw. zu den Fäden haben, um Kräfte zwischen einzelnen Filamenten optimal übertragen zu können. Besonders wichtig dafür ist eine fehlerfreie Faserbenetzung. So können z.B. angelagerte Luftblasen zu Delaminationserscheinungen führen.Fiber-plastic composites (FKV) are becoming increasingly important and consist of fibers, fiber layers, fabrics, scrims or the like, which can be connected to an overall composite using a matrix. The fibers, threads, fabrics, fabrics or similar to be connected are referred to below as semi-finished yarns. These semi-finished thread products can be pre-impregnated with a matrix, these pre-impregnated semi-finished products, for example, in the SMC (sheet molding compounds) method, in which a thermosetting matrix is used, GMT (glass mat-reinforced thermoplastics) method, in which a thermoplastic matrix is used or prepreg processes are used. With these fiber-plastic composite products, the matrix must have good adhesion to the fiber or the threads in order to be able to optimally transmit forces between individual filaments. Correct fiber wetting is particularly important for this. For example, accumulated air bubbles lead to delamination.

Es ist sinnvoll, den qualitätsbestimmenden Tränkungsabschnitt der zu verbindenden Fadenhalbzeuge dem Verarbeitungsprozeß vorzulagern. Derartige vorgetränkte Fasergebilde bezeichnet man als SMC-Formmassen, GMT-Halbzeuge oder sogenannte Prepregs.It makes sense to pre-condition the quality-determining impregnation section of the semi-finished thread to be connected to the processing process. Such Pre-impregnated fiber structures are referred to as SMC molding compounds, GMT semi-finished products or so-called prepregs.

Zur Herstellung von im wesentlichen flächigen Verbundprodukten werden sogenannte Mattenanlagen eingesetzt. Eine derartige Mattenanlage ist für SMC-Formmassen in "Einführung in die Technologie der Faserverbundwerkstoffe, Michaeli/Wegener, Karl-Hanser-Verlag, München-Wien, 1989, S. 17" prinzipiell beschrieben. Bei diesen Mattenanlagen wird zunächst der fertig gemischte und noch dünnflüssige Harzansatz auf Trägerfolien aufgetragen. Eine dieser Trägerfolien wird dann unter einem Schneidwerk hindurchgeführt und je nach Einstellung in kleinere Stücke zerschnitten, welche dann durch Schwerkraftwirkung auf die berakelte Trägerfolie fallen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der statistisch orientierten Glasfasern erzielt. Durch zusätzliches Ablegen ungeschnittener Rovings können auch Formmassen hergestellt werden, die eine unidirektionale Verstärkung mit quasi endlosen Glasfasern aufweisen. Diese quasi endlosen Glasfasern sind in Förderrichtung des Faser-Kunststoff-Verbundes angeordnet. In einem nachfolgenden Schritt wird die zweite gleichfalls berakelte Folie auf die erste Folie aufgebracht. Eine intensive Durchmischung der Fasern mit der Harzmasse wird in einer sich daran anschließenden Walkstrecke erzielt. Eine typische Dicke einer derartigen Harzmatte liegt im Bereich von 2 bis 3 mm. Diese Harzmatten werden nach ihrer Herstellung aufgewickelt. Nach einer bestimmten Reifezeit entsteht durch Eindicken der ursprünglich dünnflüssigen Harzmasse eine lederartige und klebrige, aber nicht fädenziehende Matte.So-called mat systems are used to manufacture essentially flat composite products. Such a mat system is described in principle for SMC molding compositions in "Introduction to the Technology of Fiber Composites, Michaeli / Wegener, Karl-Hanser-Verlag, Munich-Vienna, 1989, p. 17". With these mat systems, the ready mixed and still thin resin batch is first applied to carrier foils. One of these carrier foils is then passed under a cutting unit and, depending on the setting, cut into smaller pieces, which then fall onto the doctor-coated carrier foil due to the action of gravity. This results in an even distribution of the statistically oriented glass fibers. By additionally laying down uncut rovings, it is also possible to produce molding compositions which have unidirectional reinforcement with quasi-endless glass fibers. These quasi-endless glass fibers are arranged in the conveying direction of the fiber-plastic composite. In a subsequent step, the second film, which has also been knife-coated, is applied to the first film. Intensive mixing of the fibers with the resin mass is achieved in a subsequent stretch. A typical thickness of such a resin mat is in the range of 2 to 3 mm. These resin mats are wound up after their manufacture. After a certain period of ripening, a thickening of the originally thin resin mass creates a leathery and sticky but not stringy mat.

Beim GMT-Verfahren wird als thermoplastische Matrix vorzugsweise Polypropylen eingesetzt. Die Herstellung von GMT erfolgt vorzugsweise auf sogenannten Doppelbandpressen, in welchen die Matrix in einem Extruder aufgeschmolzen und zwischen zwei Glasmatten eingebracht wird. Zusätzlich werden Thermoplastfolien als Deckschichten zugeführt. Um eine bessere Faser-Matrix-Durchtränkung zu erhalten, wird das Material zuerst in einer Heizzone auf dem Niveau der Schmelztemperatur gehalten und anschließend unter Druck wieder abgekühlt.In the GMT process, polypropylene is preferably used as the thermoplastic matrix. GMT is preferably produced on so-called double belt presses, in which the matrix is melted in an extruder and inserted between two glass mats. In addition, thermoplastic films are supplied as cover layers. To get a better one To obtain fiber matrix impregnation, the material is first kept in a heating zone at the level of the melting temperature and then cooled again under pressure.

Um höhere Festigkeiten der Faser-Kunststoff-Verbundprodukte zu erzielen, werden Fadenhalbzeuge als multiaxiale Gelege eingesetzt. Derartige multiaxiale Gelege können z.B. mittels einer Kettenwirkmaschine mit multiaxialen Schußeintragssystemen (System Liba) hergestellt werden.In order to achieve higher strengths of the fiber-plastic composite products, semi-finished thread products are used as multiaxial fabrics. Such multiaxial fabrics can e.g. using a warp knitting machine with multiaxial weft insertion systems (System Liba).

Die Breite des so herzustellenden Geleges ist durch die Fadenspannung begrenzt, so daß bei Überschreiten einer bestimmten Maximalbreite das Durchhängen der Gelegebahnen zu Fertigungsungenauigkeiten u.a. durch Verschieben der einzelnen Gelegeorientierungen gegeneinander führen kann.The width of the fabric to be produced in this way is limited by the thread tension, so that when a certain maximum width is exceeded, the sagging of the fabric webs to manufacturing inaccuracies, etc. by shifting the individual fabric orientations against each other.

Wegen der zur Fadenspannung und infolge der Nadeltransportkette notwendigen relativ dicken Seitennadeln tritt vor allem beim Schußeintrag das Problem der sogenannten Gassenbildung auf. Eine derartige Gassenbildung bedeutet eine Inhomogenität des Materials und schließt Festigkeitsverluste ein. Insbesondere beim Einsatz von Verstärkungsfasern spielt das Problem des exakten kraftflußgerechten Ablegens der Verstärkungsfasern eine entscheidende Rolle.Because of the relatively thick side needles required for thread tension and as a result of the needle transport chain, the problem of so-called lane formation occurs especially when the weft is inserted. Such lane formation means an inhomogeneity of the material and includes loss of strength. Especially when using reinforcing fibers, the problem of the exact laying down of the reinforcing fibers in accordance with the force flow plays a decisive role.

Die Ablegung der Verstärkungsfaden in den Fadenhalbzeugen kann, wie z.B. beim sogenannten Malimo-Verfahren durch verschiebbare Gruppensegmente erzielt werden, wobei die Verschiebbarkeit beim Malimo-Verfahren klein ist.The placement of the reinforcing threads in the semi-finished thread can, e.g. in the so-called Malimo process can be achieved by displaceable group segments, the displaceability being small in the Malimo process.

Aus GB 1 042 134 ist eine Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege bekannt, bei welcher ein Bahnmaterial zwischen zwei mit Zacken versehenen Gurten läuft, welche in einem definierten Winkel auf das Bahnmaterial abzulegende Fäden an ihren Umlenkungspunkten halten. Dadurch ist es möglich, ein Fadengelege mit sich unter einem bestimmten Winkel kreuzenden Fäden auf dem Bandmaterial abzulegen und dort in geeigneter Weise zu fixieren. Das Transportband ermöglicht ebenfalls kein formschlüssiges Halten der Fäden.From GB 1 042 134 a machine for producing prefabricated reinforcement scrims is known, in which a web material runs between two belts provided with teeth, which hold threads to be laid down on the web material at their deflection points at a defined angle. Thereby it is possible to lay a laid scrim with threads crossing at a certain angle on the strip material and to fix them there in a suitable manner. The conveyor belt also does not allow the threads to be held in a form-fitting manner.

Aus DE-OS 1 635 481 ist eine Maschine zum Herstellen nichtgewebter Erzeugnisse von gewebeartigem Aussehen (rechtwinklige Fadenkreuzung) bekannt. Mittels der Maschine wird eine Anzahl von Fäden in einer im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung der Matte verlaufenden Richtung abgelegt, wobei es gleichermaßen möglich ist, die Fäden in diagonaler Richtung abzulegen, um neben den üblicherweise zu erzielenden Viereckmaschen mittels eines zusätzlichen Kettfadens auch Dreieckmaschen herstellen zu können. Zum zeitweiligen Fixieren der Fäden wird eine Laufbahn eingesetzt, welche aus einer Textilbahn besteht und eine große Anzahl mikroskopisch kleiner Zacken aufweist. Eine derartige Textilbahn besitzt jedoch den Nachteil, daß Fäden, welche in einem beliebigen Winkel und in dichter Lage zueinander abgelegt werden sollen, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn die Fäden kraftflußgerecht abgelegt werden sollen, nicht mehr in einer definierten Lage gehalten werden können. Damit dienen die mikroskopisch kleinen Zacken allenfalls dazu, die Fäden in einer gleichmäßigen geometrischen Lage abzulegen und dort zeitweilig zu fixieren. Unter gleichmäßiger Geometrie wird dabei ein solches Ablegen verstanden, daß entweder viereckige oder dreieckige Maschen, d.h. regelmäßige geometrische Figuren, gebildet werden.DE-OS 1 635 481 discloses a machine for producing non-woven products with a fabric-like appearance (right-angled cross-hairs). By means of the machine, a number of threads are deposited in a direction essentially perpendicular to the direction of advance of the mat, it being equally possible to deposit the threads in a diagonal direction in order to be able to produce triangular stitches in addition to the square stitches which can usually be achieved by means of an additional warp thread . To temporarily fix the threads, a track is used, which consists of a textile sheet and has a large number of microscopic spikes. However, such a textile web has the disadvantage that threads which are to be deposited at any angle and in a close position to one another, which is particularly necessary if the threads are to be deposited in accordance with the force flow, can no longer be held in a defined position. The microscopic serrations thus serve at most to lay down the threads in a uniform geometric position and temporarily fix them there. Uniform geometry is understood to mean laying down such that either square or triangular meshes, i.e. regular geometric figures are formed.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege mit insbesondere duroplastischer oder thermoplastischer Matrix zu schaffen, mit der selbst bei großen Breiten ein Durchhängen der Fadenhalbzeuge vermieden und ein Ablegen der Verstärkungsfasern in beliebigen Winkeln und Krümmungen ermöglicht werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a machine for producing prefabricated reinforcement scrims with a thermoset or thermoplastic matrix in particular, with which sagging of the semi-finished thread products is avoided, and the reinforcement fibers are deposited, even with large widths can be made at any angle and curvature.

Diese Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a machine with the features according to claim 1.

Die Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege insbesondere mit duro- oder thermoplastischer Matrix gemäß der Erfindung weist eine Zufuhreinrichtung für Verstärkungsfasern bzw. Verstärkungsfäden, eine nach der Zufuhreinrichtung für Verstärkungsfasern beispielsweise angeordnete Konsolidierwalzen- oder Doppelbandpreßeinrichtung oder Wirkmaschine und eine Aufwickeleinrichtung für das Verstärkungsgelege auf. Im Bereich der Zufuhreinrichtung für die Verstärkungsfasern ist vorzugsweise unter dem Fadenhalbzeug mindestens ein Transportband angeordnet, welches als Nadelraupe mit abstehenden makroskopischen Nadeln ausgebildet ist und die Verstärkungsfasern trägt und fördert sowie vor dem Kalandrieren oder Vermaschen festlegt. Dadurch wird jegliches Durchhängen der Verstärkungsfasern verhindert, wodurch es ohne weiteres möglich ist, mit entsprechend breiten Nadelraupen Gelegebreiten von z.B. bis zu 3,5 m zu realisieren. Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Zuführen eines Fadenhalbzeugs vorgesehen. Die Fadenhalbzeuge, welche auch mit einem Duroplast oder Thermoplast imprägniert sein können (Prepreg-Fasern), werden auf der vor der Aufwickeleinrichtung angeordneten kunststofftechnischen Einrichtung (z.B. Kalander) zu einem Faser-Kunststoff-Verbund (vor-)konsolidiert.The machine for producing prefabricated reinforcement scrims, in particular with a thermosetting or thermoplastic matrix according to the invention, has a feeding device for reinforcing fibers or reinforcing threads, a consolidating roller or double-belt pressing device or knitting machine, for example, arranged after the feeding device for reinforcing fibers, and a winding device for the reinforcing scrim. In the area of the feed device for the reinforcing fibers, at least one conveyor belt is preferably arranged under the semi-finished thread, which is designed as a needle caterpillar with protruding macroscopic needles and carries and promotes the reinforcing fibers and fixes them before calendering or meshing. This prevents any sagging of the reinforcing fibers, which makes it possible without further ado, with correspondingly wide needle caterpillars, e.g. up to 3.5 m. A device for feeding a thread semi-finished product is preferably provided. The semi-finished thread products, which can also be impregnated with a thermoset or thermoplastic (prepreg fibers), are (pre) consolidated on the plastic-technical device (e.g. calender) arranged in front of the winding device to form a fiber-plastic composite.

Ein weiterer Vorteil besteht bei der Herstellung thermoplastischer Prepregs darin, daß eine Wirkeinheit zum Verwirken der Fadenhalbzeuge entfallen kann, da der Kalander bzw. die Konsolidiereinrichtung zur Fixierung der Fadenhalbzeuge dient.A further advantage in the production of thermoplastic prepregs is that an active unit for knitting the semi-finished thread can be dispensed with, since the calender or the consolidating device serves to fix the semi-finished thread.

Zur entsprechenden Unterstützung der Fadenhalbzeuge über ihre gesamte Fertigungsbreite ist die Nadelraupe entweder durchgängig über die gesamte Breite angeordnet, oder es sind zwei oder mehr Nadelraupen nebeneinander in gleicher Höhe unter dem Fadenhalbzeug angeordnet.To provide appropriate support for the semi-finished thread products over their entire production width, the needle bead is either arranged continuously over the entire width, or two or more needle beads are arranged next to one another at the same height under the semi-finished thread product.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Nadelraupe auf ihrer dem Fadenhalbzeug zugewandten Seite eine Vielzahl von vorzugsweise gleichmäßig beabstandeten Nadeln auf. Vorzugsweise sind die Nadeln in Förderrichtung des Fadenhalbzeugs um einen definierten Winkel geneigt, um das Auslösen der Faserhalbzeuge zu vereinfachen.In a preferred embodiment, the needle bead has on its side facing the semifinished product a plurality of needles which are preferably evenly spaced apart. The needles are preferably inclined by a defined angle in the conveying direction of the semi-finished thread in order to simplify the triggering of the semi-finished fiber.

Um keine fertigungsbedingten Spannungen in dem Faser-Kunststoff-Verbund entstehen zu lassen, sind bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die Nadelraupe und die Kalanderwalzeneinrichtung vorzugsweise synchron antreibbar. Damit die dem Material zuzuführenden bzw. in es einzubauenden Verstärkungsfasern kraftflußgerecht auf dem Transportband ablegbar sind, ist die Zufuhreinrichtung für die Verstärkungsfasern quer zur Förderrichtung des Fadenhalbzeuges verschiebbar angeordnet.In order to prevent production-related tensions from arising in the fiber-plastic composite, in a further exemplary embodiment the needle caterpillar and the calender roller device can preferably be driven synchronously. So that the reinforcing fibers to be fed into or to be installed in the material can be deposited on the conveyor belt in accordance with the flow of force, the feed device for the reinforcing fibers is displaceable transversely to the conveying direction of the semi-finished thread.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Further advantages and possible applications of the invention will now be described below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

Fig. 1
eine prinzipielle Maschinenanordnung zur Herstellung eines Legesystems gemäß der Erfindung für vorkonfektionierte Verstärkungsgelege mit thermoplastischer Matrix;
Fig. 2
die prinzipielle maschinenmäßige Anordnung zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege gemäß der Erfindung;
Fig. 3
eine Draufsicht der prinzipiellen Anordnung der Hauptmaschinenteile gemäß Fig. 2 ohne Fadenhalbzeuge und Verstärkungsfäden;
Fig. 4
den prinzipiellen Aufbau einer Nadelraupe; und
Fig. 5
die Anordnung eines Legewagens über der Nadelraupe zur Erzielung von verschiedenen Orientierungen der Verstärkungsfäden.
Show it:
Fig. 1
a basic machine arrangement for producing a laying system according to the invention for pre-assembled reinforcing fabrics with thermoplastic matrix;
Fig. 2
the basic machine arrangement for producing prefabricated reinforcement scrims according to the invention;
Fig. 3
a plan view of the basic arrangement of the main machine parts according to Figure 2 without semi-finished products and reinforcing threads.
Fig. 4
the basic structure of a needle caterpillar; and
Fig. 5
the arrangement of a laying carriage over the needle bead to achieve different orientations of the reinforcing threads.

Bei der gemäß Fig. 1 dargestellten vorteilhaften Ausführung des Legesystems zur Herstellung von vorkonfektionierten Verstärkungsgelegen gemäß der Erfindung, hierbei mit thermoplastischer Matrix, läuft ein Vlies 2 über eine Nadelraupe 1, welche durch die Abstützung über die gesamte Breite des Vliesses 2 und durch die an der dem Vlies 2 zugewandten Seite angebrachten zahlreichen Nadeln 12 auch als Transportband wirkt. Im Bereich der Nadelraupe 1 ist eine in quer zur Förderrichtung des Vliesses 2 beweglich angeordnete Legeeinheit 4 vorgesehen, welche durch ein Gatter 5 Verstärkungsfäden bzw. Glasfaserroving 11 zugeführt bekommt. Die auf der Nadelraupe 1 angeordneten Nadeln 12 dienen dem Festlegen der Verstärkungsfäden 11. Durch die quer zur Förderrichtung des Vliesses verschieblich angeordnete Legeeinheit 4 können die Verstärkungsfäden 11 entsprechend dem Kraftfluß in dem später aus dem Prepreg-Produkt 10 herzustellenden Endprodukt abgelegt werden. Um ein Durchbiegen des Vliesses 2 beim Aufdrücken der Verstärkungsfäden 11 mit einer Rolle 13 auf die Nadelraupe 1 zu verhindern, ist im Bereich der Legeeinheit 4 unter der Nadelraupe 1 ein als Gegenhalteeinrichtung ausgebildetes Gegendruckblech 9 vorgesehen. Im Bereich der in Förderrichtung des Vliesses 2 dahinter angeordneten Walze 15 zum Antrieb der Nadelraupe 1 ist eine Andruckwalze vorgesehen, um welche ein weiterer Vlies 3 zugeführt und zur Fixierung der abgelegten Verstärkungsfäden 11 angedrückt wird.In the advantageous embodiment of the laying system shown in FIG. 1 for the production of prefabricated reinforcement beds according to the invention, here with a thermoplastic matrix, a fleece 2 runs over a needle bead 1, which is supported by the entire width of the fleece 2 and by which at the numerous needles 12 attached to the fleece 2 side also act as a conveyor belt. In the area of the needle caterpillar 1, a laying unit 4 is provided which is movable in a direction transverse to the conveying direction of the fleece 2 and which is fed with reinforcing threads or fiberglass roving 11 through a gate 5. The needles 12 arranged on the needle caterpillar 1 serve to fix the reinforcing threads 11. Due to the laying unit 4, which is displaceable transversely to the conveying direction of the nonwoven, the reinforcing threads 11 can be deposited in accordance with the flow of force in the final product to be produced later from the prepreg product 10. In order to prevent the fleece 2 from bending when the reinforcing threads 11 are pressed onto the needle bead 1 with a roller 13, a counterpressure plate 9 designed as a counter-holding device is provided in the area of the laying unit 4 under the needle bead 1. A pressure roller is provided in the area of the roller 15 arranged behind it in the conveying direction of the fleece 2 for driving the needle bead 1. around which another fleece 3 is fed and pressed to fix the deposited reinforcing threads 11.

Um zu verhindern, daß beim Umlaufen der Nadelraupe 1 das auf den Nadelspitzen getragene Vlies (bzw. das Vlies 2, die Verstärkungsfäden 11 und das Vlies 3) um die die Nadelraupe 1 antreibende Walze läuft, ist eine Abstreifeinrichtung 8 vorgesehen. Diese Abstreifeinrichtung 8 verhindert, daß das aus zwei Vliesschichten 2, 3 und den dazwischen festgelegten Verstärkungsfäden 11 bestehende relativ lose Verbundmaterial um die die Nadelraupe 1 antreibende Walze 15 bzw. die Umlenkwalze 14 umläuft. Von dem Abstreifer 8 wird das relativ lose Material direkt dem Kalander 6 zugeführt, welcher aus zwei beheizbaren Walzen besteht. Durch die beheizbaren Walzen wird Wärme in das Material eingetragen, welche bewirkt, daß das thermoplastische Vlies anschmilzt, so daß auf der in Förderrichtung nach dem Kalander 6 befindlichen Seite ein sogenanntes Prepreg-Produkt entsteht, welches auf einer Aufwickeleinrichtung 7 aufgewickelt wird.In order to prevent the fleece carried on the needle tips (or the fleece 2, the reinforcing threads 11 and the fleece 3) from running around the roller driving the needle bead 1, a stripping device 8 is provided. This stripping device 8 prevents the relatively loose composite material consisting of two nonwoven layers 2, 3 and the reinforcing threads 11 defined between them from rotating around the roller 15 driving the needle bead 1 or the deflecting roller 14. The relatively loose material is fed directly from the stripper 8 to the calender 6, which consists of two heatable rollers. The heatable rollers introduce heat into the material, which causes the thermoplastic fleece to melt, so that a so-called prepreg product is formed on the side located in the conveying direction after the calender 6 and is wound up on a winding device 7.

Fig. 2 zeigt die prinzipielle maschinenmäßige Anordnung der Hauptbestandteile der Maschine gemäß der Erfindung in Seitenansicht. Bezogen auf die eingetragene Bezugsebene B läuft ein Fadenhalbzeug in Form eines Vliesses auf dieser Ebene über die durch die Antriebswalze 15 und die Umlenkwalze 14 getragene Nadelraupe 1. In Förderrichtung unmittelbar hinter der Umlenkwalze 14 wird das Fadenhalbzeug/das Vlies auf die Nadelraupe 1 aufgebracht und in Förderrichtung weggefördert. In Förderrichtung dahinter erfolgt über eine Einrichtung 4 zum Zuführen von Verstärkungsfasern das Ablegen der Verstärkungsfäden 11 auf die auf der Bezugsebene B laufende Fadenhalbzeugschicht. Um ein Durchdrücken der Nadelraupe 1 zu verhindern, ist unter jeder entsprechenden Zuführeinrichtung ein entsprechendes Gegendruckblech 9 angeordnet. Auf die Fadenhalbzeugschicht mit den bereits abgelegten Glasfaserrovings wird in einer weiteren Einrichtung zum Ablegen derartiger Glasfaserrovings eine weitere, von der ersten abgelegten Rovingschicht unabhängigen Schicht von Verstärkungsfäden abgelegt. Anstelle der zweiten Schicht von Verstärkungsfäden oder zusätzlich kann auch ein Legesystem für Vlies 3 mit entsprechenden Andrückrollen und einer darunter angeordneten Gegendruckeinrichtung 9 angeordnet sein. Hinter der Antriebswalze 15 für die Nadelraupe 1 befindet sich ein Abstreifer 8, der einen sicheren Zulauf zu den Kalanderwalzen 6 gewährleistet. Die Temperatur der Kalanderwalzen 6 ist so eingestellt, daß ein konsolidierter Verbund zwischen den Faserhalbzeugen und der Matrix erzielt wird. Von den Kalanderwalzen bzw. Konsolidierwalzen 6 gelangt dieses Prepreg-Produkt 10 zur Aufwickelvorrichtung 7.Fig. 2 shows the basic machine arrangement of the main components of the machine according to the invention in side view. In relation to the entered reference plane B, a semi-finished product in the form of a fleece runs on this plane over the needle bead 1 carried by the drive roller 15 and the deflection roller 14. In the conveying direction directly behind the deflection roller 14, the thread semi-finished product / the fleece is applied to the needle bead 1 and in Conveyed away. In the conveying direction behind this, the reinforcement threads 11 are deposited on the thread semifinished layer running on the reference plane B via a device 4 for feeding reinforcement fibers. In order to prevent the needle bead 1 from being pushed through, a corresponding counter-pressure plate 9 is arranged under each corresponding feed device. In a further facility for depositing, the thread semifinished layer with the already deposited glass fiber rovings is placed glass fiber rovings such as this, a further layer of reinforcing threads deposited from the first roving layer deposited. Instead of the second layer of reinforcing threads or additionally, a laying system for fleece 3 with corresponding pressure rollers and a counterpressure device 9 arranged underneath can also be arranged. Behind the drive roller 15 for the needle caterpillar 1 there is a scraper 8 which ensures a secure feed to the calender rollers 6. The temperature of the calender rolls 6 is set so that a consolidated bond between the semi-finished fiber products and the matrix is achieved. This prepreg product 10 reaches the winding device 7 from the calender rolls or consolidating rolls 6.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht der in Fig. 2 beschriebenen Anordnung gezeigt und ohne daß die zugeführten Materialien, d.h. die thermoplastischen Fadenhalbzeuge und die zugeführten Verstärkungsfäden dargestellt sind.In Fig. 3 a top view of the arrangement described in Fig. 2 is shown and without the materials supplied, i.e. the thermoplastic semi-finished thread and the supplied reinforcing threads are shown.

In Fig. 4 ist die prinzipielle Anordnung einer Nadelraupe 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Nadelraupe 1 weist eine Breite auf, die zur vollständigen Abstützung des zuzuführenden Vliesses 2 (siehe Fig. 1) ausreicht. Diese Nadelraupe 1 wird durch eine Antriebswalze 15 angetrieben, von welcher beabstandet eine Umlenkwalze 14 angeordnet ist, so daß die Nadelraupe 1 als Endlosförderband um diese zwei Walzen 14, 15 umläuft. An der nach außen gewandten Seite des Transportbandes, d.h. der dem Vlies 2 (siehe Fig. 1) zugewandten Seite, bezogen auf die Maschinenanordnung, weist die Nadelraupe 1 eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten abstehenden Nadeln 12 auf. Um eine bessere Förderwirkung des Vliesses 2 durch die Nadeln 12 der Nadelraupe 1 zu gewährleisten, sind die Nadeln 12 in Förderrichtung mit einem bestimmten Winkel nach vorn geneigt. Je nach Anforderung kann eine beliebige Breite einer solchen Nadelraupe eingesetzt werden. Vorzugsweise übersteigt die Breite der Nadelraupe 1 jedoch 3 m nicht. Der Abstand der einzelnen Nadeln 12 zueinander beträgt vorzugsweise 1 bis 3 mm, kann jedoch je nach Fadenhalbzeug auch einen größeren Abstand zueinander aufweisen.4 shows the basic arrangement of a needle bead 1 according to the invention. The needle bead 1 has a width which is sufficient to fully support the fleece 2 to be fed (see FIG. 1). This needle caterpillar 1 is driven by a drive roller 15, from which a deflecting roller 14 is arranged at a distance, so that the needle caterpillar 1 rotates as an endless conveyor belt around these two rollers 14, 15. On the outward-facing side of the conveyor belt, ie the side facing the fleece 2 (see FIG. 1), based on the machine arrangement, the needle bead 1 has a multiplicity of substantially evenly spaced projecting needles 12. In order to ensure a better conveying effect of the fleece 2 by the needles 12 of the needle bead 1, the needles 12 are inclined forward in the conveying direction at a certain angle. Depending on the requirements, any width of such a needle bead can be used. The width of the needle bead preferably exceeds 1 but not 3 m. The distance between the individual needles 12 is preferably 1 to 3 mm, but can also have a greater distance from one another depending on the semi-finished thread.

Um ein sicheres Ablegen der Verstärkungsfasern auf der Nadelraupe gewährleisten zu können, besitzen die Nadeln eine Höhe von ≧ 3 mm. Mit einer derartigen Nadelhöhe ist es möglich, Verstärkungsfasern üblicher variierender Dicke zuverlässig auf der Nadelraupe zu fixieren, wobei sich der Abstand der einzelnen Nadeln zueinander nach der Genauigkeit bzw. erzielbaren Krümmung einschließlich der Berücksichtigung der Fadenstärke richtet. Je geringer der Abstand der Nadeln zueinander ist, umso genauer können die Verstärkungsfasern kraftflußgerecht abgelegt werden. Andererseits verringert sich bei engerem Nadelabstand die Maximaldicke, bis zu welcher die Verstärkungsfasern noch zuverlässig in die Zwischenräume zwischen die Nadeln ablegbar sind.The needles have a height of ≧ 3 mm in order to ensure that the reinforcing fibers are safely deposited on the needle bead. With such a needle height, it is possible to reliably fix reinforcing fibers of customary varying thickness on the needle bead, the distance between the individual needles depending on the accuracy or achievable curvature including the consideration of the thread size. The smaller the distance between the needles, the more precisely the reinforcing fibers can be laid down in a manner that suits the flow of force. On the other hand, with a closer needle spacing, the maximum thickness decreases, up to which the reinforcing fibers can still be reliably deposited in the spaces between the needles.

Fig. 5 stellt die prinzipielle Anordnung eines Legewagens bzw. einer Legeeinheit 4 dar, mit welchem das Legeprinzip der Verstärkungsfäden 11 in verschiedenen gewünschten Orientierungen erzielbar ist. Um eine Orientierung der Verstärkungsfäden 11 zu erzielen, welche von der axialen Ausrichtung, d.h. von der Förderrichtung des zu erzeugenden Prepreg-Produktes, abweichenden Richtung zu erzielen, wird der Legewagen 4 mit der Zufuhreinrichtung für die Verstärkungsfäden 11 in einer Richtung verfahren, welche im wesentlichen senkrecht zu der Förderrichtung des Prepreg-Produktes und im wesentlichen parallel dazu ist. Gleichzeitig kann eine an dem Legewagen 4 angeordnete Ablegerolle 13 geschwenkt werden. Dadurch können verschiedene Winkel α erzeugt werden. Durch eine entsprechend abgestimmte Bewegung des Legewagens 4 quer zur Förderrichtung in Verbindung mit der Fördergeschwindigkeit des Prepreg-Produktes können auch beliebig gekrümmte Ablegerichtungen für die Verstärkungsfäden 11 erzielt werden, so daß mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ein kraftflußgerechtes Ablegen der Verstärkungsfäden 11 auf der Fadenhalbzeugschicht erzielbar ist.5 shows the basic arrangement of a laying carriage or a laying unit 4, with which the laying principle of the reinforcing threads 11 can be achieved in various desired orientations. In order to achieve an orientation of the reinforcing threads 11 which is different from the axial orientation, that is to say from the conveying direction of the prepreg product to be produced, the laying carriage 4 is moved with the feeding device for the reinforcing threads 11 in a direction which essentially perpendicular to the conveying direction of the prepreg product and essentially parallel to it. At the same time, a placement roller 13 arranged on the laying carriage 4 can be pivoted. Different angles α can thereby be generated. Through a correspondingly coordinated movement of the laying carriage 4 transversely to the conveying direction in connection with the conveying speed of the prepreg product, arbitrarily curved laying directions for the reinforcing threads 11 can also be achieved, so that with the proposed device, a force flow-appropriate depositing of the reinforcing threads 11 on the semi-finished thread layer can be achieved.

Unter "kraftflußgerechtem Ablegen" soll verstanden werden, daß die Verstärkungsfasern so angeordnet werden auf der Nadelraupe, daß sie in der durch die Nadelraupe fixierten Lage innerhalb eines Faser-Kunststoff-Verbundes die Lage erhalten bzw. beibehalten, welche den Kraftlinien entspricht, auf welchen die in das spätere Bauteil eingeleiteten Kräfte im Bauteil weitergeleitet werden. Desgleichen soll unter "kraftflußgerechtem Ablegen" verstanden werden, daß die Verstärkungsfasern so ablegbar sind, daß eine Verstärkung des später herzustellenden Bauteils insbesondere um Öffnungen herum, d.h. im Bereich des der Öffnung zugewandten Randes des Bauteils, ermöglicht wird. Damit ist das beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens leicht einsetzbar für Faser-Kunststoff-Verbunde, bei denen bestimmte Öffnungen bzw. Durchbrüche bereits im Halbfertigprodukt vorgesehen sind, bei welchem der Rand der Öffnungen mittels der Verstärkungsfasern verstärkt wird. Somit ergibt sich ein sehr vielfältiges Anwendungsgebiet für die Faser-Kunststoff-Verbunde, welche nach dem Verfahren bzw. mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar sind. Ein wesentliches Anwendungsgebiet für derartig hergestellte Bauteile liegt z.B. in der Herstellung von Fahrzeugkarosseriebauteilen, welche naturgemäß zahlreiche lokal zu verstärkende Öffnungen aufweisen."Laying down according to the flow of force" should be understood to mean that the reinforcing fibers are arranged on the needle bead in such a way that, in the position fixed by the needle bead within a fiber-plastic composite, they maintain or maintain the position which corresponds to the lines of force on which the forces which are introduced into the later component are passed on in the component. Likewise, "laying down in accordance with the flow of force" is to be understood to mean that the reinforcing fibers can be laid down in such a way that a reinforcement of the component to be produced later, in particular around openings, i.e. in the region of the edge of the component facing the opening. The method described and the device for carrying out the method are thus easily usable for fiber-plastic composites in which certain openings or openings are already provided in the semi-finished product, in which the edge of the openings is reinforced by means of the reinforcing fibers. This results in a very diverse field of application for the fiber-plastic composites, which can be produced by the method or with the device according to the invention. An essential area of application for components manufactured in this way is e.g. in the production of vehicle body components, which naturally have numerous openings to be reinforced locally.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zuführeinrichtung 4 für die Verstärkungsfasern 11 so zu steuern, daß die Verstärkungsfasern im Rahmen des Faser-Kunststoff-Verbundes so angeordnet werden, daß sie nach Verarbeitung des Halbfertigproduktes zum Endprodukt im räumlichen Bauteil kraftflußgerecht angeordnet sind.Of course, it is also possible to control the feed device 4 for the reinforcing fibers 11 in such a way that the reinforcing fibers are arranged within the framework of the fiber-plastic composite in such a way that, after processing of the semi-finished product into the end product, they are arranged in a spatial manner in the spatial component.

Claims (8)

Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege mit insbesondere thermoplastischer Matrix, welche eine Zufuhreinrichtung (4) für Verstärkungsfasern (11), eine danach angeordnete Konsolidiereinrichtung (6), eine Aufwickeleinrichtung (7) und ein Transportband zum formschlüssigen Halten des Verstärkungsgeleges in einer definierten Lage aufweist,
   dadurch gekennzeichnet,
daß das Transportband als Nadelraupe (1) mit abstehenden Nadeln ausgebildet ist und im Bereich der Zuführeinrichtung (4) für die Verstärkungsfasern (11) angeordnet ist und die Verstärkungsfasern fixiert.
Machine for producing prefabricated reinforcement scrims with a thermoplastic matrix in particular, which has a feed device (4) for reinforcement fibers (11), a consolidating device (6) arranged thereafter, a winding device (7) and a conveyor belt for positively holding the reinforcement scrim in a defined position,
characterized,
that the conveyor belt is designed as a needle bead (1) with protruding needles and is arranged in the area of the feed device (4) for the reinforcing fibers (11) and fixes the reinforcing fibers.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (4) für die Verstärkungsfasern (11) ungleich zur Förderrichtung des Fadenhalbzeuges (2) verschiebbar ist und die Verstärkungsfasern (11) bezüglich des herzustellenden Produktes kraftflußgerecht ablegbar sind.Machine according to claim 1, characterized in that the feed device (4) for the reinforcing fibers (11) can be displaced unevenly with respect to the conveying direction of the semi-finished thread (2) and the reinforcing fibers (11) can be deposited in relation to the product to be produced in a manner that is compatible with the force flow. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln im wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind.Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the needles are essentially evenly spaced. Maschine nach Anspruch 1, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelraupe (1) in Förderrichtung geneigte Nadeln (12) aufweist.Machine according to claims 1 to 3, characterized in that the needle bead (1) has needles (12) inclined in the conveying direction. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelraupe (1) und die Konsolidiereinrichtung (6) synchron antreibbar sind.Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the needle bead (1) and the consolidating device (6) can be driven synchronously. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelraupe (1) im wesentlichen über die gesamte Breite des Fadenhalbzeuges (2) reicht.Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the needle bead (1) extends substantially over the entire width of the semi-finished thread (2). Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Nadelraupen (1) nebeneinander und in gleicher Höhe unter dem Fadenhalbzeug (2) angeordnet sind.Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least two needle beads (1) are arranged next to one another and at the same height under the semi-finished thread (2). Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einrichtung zum Zuführen eines Fadenhalbzeugs (2) vorgesehen ist.Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that a device for feeding a semi-finished thread (2) is additionally provided.
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