ES2923601T3

ES2923601T3 - Aparato para la fabricación de mantas con fibras de refuerzo

Info

Publication number: ES2923601T3
Application number: ES19741878T
Authority: ES
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2022-09-28
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: WO2019142851A1; US11566350B2; CN111448347B; JP7001091B2; EP3741895A4; EP3741895B1; US20200340146A1; CN111448347A; CA3086306A1; EP3741895A1; JPWO2019142851A1

Abstract

Un aparato de fabricación de mantas de fibra de refuerzo según la presente invención es un aparato de fabricación de mantas de fibra de refuerzo que incluye un mecanismo de impacto (40) que entra en contacto con un haz de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras de refuerzo en una pluralidad de piezas, y dispersa el pluralidad de piezas. El mecanismo de percusión (40) incluye un eje de rotación (41), un par de placas de rotación (42) unidas a partes del eje de rotación (41) separadas entre sí, y una pluralidad de piezas de percusión (43) dispuestas para extenderse en paralelo al eje de rotación (41) entre el par de placas de rotación (42). El aparato de fabricación de mantas de fibras de refuerzo según la presente invención es un aparato sencillo que golpea de forma fiable un haz de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras en haces finos y dispersa los haces finos en una amplia gama sin provocar turbulencias en el aire para fabricar una manta de fibras de refuerzo. con un peso base de fibra uniforme. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para la fabricación de mantas con fibras de refuerzo

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de fabricación con el que se fabrican mantas con fibras de refuerzo que incluyen haces de fibras de refuerzo divididas finamente y dispersadas uniformemente.

Estado de la técnica anterior

Los plásticos reforzados con fibras fabricados de fibras de refuerzo y una resina matriz que tienen excelentes propiedades mecánicas tales como una elevada intensidad específica o un alto módulo específico han sido ampliamente utilizados para aplicaciones industriales. Entre estas aplicaciones, una tecnología conocida para el objetivo de conformar una forma compleja es la de fabricar un producto conformado con la forma deseada mediante el calentamiento o el moldeo por compresión de un material de conformación que incluye fibras de refuerzo discontinuas (por ejemplo, fibra de carbono) y una resina matriz. Los principales ejemplos de dicho producto conformado incluyen un compuesto de moldeo en láminas (SMC) y una lámina que puede ser estampada.

Las características de una manta con fibras de refuerzo que incluye múltiples fibras de refuerzo dispersadas de manera aleatoria afectan de manera significativa a las propiedades mecánicas de los plásticos reforzados con fibras que incluyen fibras discontinuas de refuerzo. Las propiedades mecánicas de los plásticos reforzados con fibras son afectadas de forma significativa por las variaciones en el grosor de los haces de fibras o en el peso básico de las fibras en la manta con fibras de refuerzo. De este modo, la división de un haz de fibras en piezas con un grosor deseado del haz y la dispersión uniforme de las piezas divididas del haz de fibras es importante para la fabricación de mantas con fibras de refuerzo de alta calidad.

Con referencia a un procedimiento para la dispersión de haces de fibras de refuerzo, el documento de Patente 1 y el documento de Patente 2 dan a conocer un procedimiento de dispersión que incluye impactar una hebra mediante piezas de impacto con hilo giratorio que se extienden radialmente desde el eje de rotación dividiendo la hebra y dispersando la hebra dividida.

El documento de Patente 3 describe un procedimiento para dispersar un haz de fibras con una tobera de aire.

El documento de Patente 4 da a conocer un dispositivo para la apertura de fibras con una configuración de rodillo con púas.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de Patente

Documento de Patente 1: WO2014/177497

Documento de Patente 2: WO1999/036623

Documento de Patente 3: US2016/0215422

Documento de Patente 4: JPS 451359 B1

Características de la invención

Problemas a resolver por la invención

Los procedimientos descritos en el documento de Patente 1 y en el documento de Patente 2 fracasan al impactar en un haz de fibras cuando el haz de fibras se desvía a un intersticio entre las piezas que impactan. Para evitar esto, es necesario que las piezas que impactan en el hilo estén dispuestas con una densidad elevada, es necesario que tengan una forma compleja o es necesario que se tomen otras medidas complementarias. De esta manera, la parte rotativa del dispositivo de dispersión puede tener una forma compleja y maciza.

El procedimiento descrito en el documento de Patente 3 puede hacer que el aire expulsado desde la tobera de aire perturbe el aire en el interior de la cabina de dispersión. Concretamente, cuando se aumenta la cantidad de aire expulsado para dividir con seguridad los haces de fibra, la corriente de aire en la cabina de dispersión es perturbada y de este modo se reduce la precisión del peso básico de las fibras de la manta con fibras de refuerzo.

La presente invención presta atención al problema anterior y pretende proporcionar un aparato sencillo que obtenga una manta con fibras de refuerzo que tenga un peso básico uniforme de fibras mediante un impacto fiable de un haz de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras en haces delgados y dispersar los haces delgados dentro de un amplio alcance sin producir turbulencias en el aire.

Medios para resolver los problemas

Para resolver los anteriores problemas, la presente invención está formada de la manera siguiente.

(1) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo incluye un mecanismo de impacto que entra en contacto con un haz de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras de refuerzo en una pluralidad de piezas y dispersar la pluralidad de piezas, en el que el mecanismo de impacto incluye un eje de rotación, un par de placas de rotación sujetas a partes del eje de rotación separadas una de otra, y una pluralidad de piezas de impacto dispuestas para extenderse en paralelo al eje de rotación entre el par de placas de rotación.

(2) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según (1), en el que el par de placas de rotación tienen forma de disco y la pluralidad de piezas de impacto están dispuestas para ser concéntricas alrededor del eje de rotación.

(3) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según (1) o (2), en el que las placas de rotación de partición están sujetas al eje de rotación entre el par de placas de rotación, y la pluralidad de las piezas de impacto están dispuestas entre una de las placas de rotación adyacentes y una de las placas de rotación de partición o entre dos de las placas de rotación de partición adyacentes.

(4) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según (1) a (3), en el que las piezas de impacto tienen un diámetro menor de 3 mm.

(5) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según (1) a (4), en el que el mecanismo de impacto está dispuesto en una cabina de dispersión a la que está unido el eje de rotación, teniendo la cabina de dispersión una abertura de dispersión por debajo del mecanismo de impacto, y la cabina de dispersión aloja una pluralidad de placas de partición de la cabina de dispersión que se extienden en una dirección ortogonal a la dirección axial del eje de rotación y dispuestas en la dirección axial.

(6) El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según (1) a (5), en el que la cabina de dispersión tiene una abertura de caída por encima del mecanismo de impacto, estando conectada la abertura de caída con la tolva, y la tolva aloja una pluralidad de placas de partición de la tolva que se extienden en una dirección ortogonal a la dirección axial del eje de rotación, y dispuestas en dirección axial.

Efectos según la invención

El aparato según la presente invención es un dispositivo sencillo que puede fabricar una manta con fibras de refuerzo con un peso básico uniforme de fibras impactando de forma fiable en un haz de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras en haces delgados y dispersar los haces delgados dentro de un amplio alcance sin producir turbulencias en el aire.

Breve explicación de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista, en sección transversal, de un ejemplo de un aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según la presente invención, visto desde el frente.

[Figura 2] La figura 2 es una vista, en perspectiva, de un ejemplo de un aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según la presente invención.

[Figura 3] La figura 3 es una vista inferior de un ejemplo de un aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según la presente invención.

[Figura 4] La figura 4 es una vista superior de un ejemplo del aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según la presente invención.

[Figura 5] La figura 5 es una vista, en sección transversal, de un ejemplo de una disposición de las piezas de impacto según la presente invención, vista desde el frente.

[Figura 6] La figura 6 es una vista inferior de un ejemplo de una disposición de las piezas de impacto según la presente invención.

[Figura 7] La figura 7 es una vista inferior de otro ejemplo de una disposición de las piezas de impacto según la presente invención.

[Figura 8] La figura 8 muestra un ejemplo de un rodillo con cuchillas helicoidales según un ejemplo, en el que la figura 8(A) es una vista frontal y la figura 8(B) es una vista lateral.

[Figura 9] La figura 9 muestra un ejemplo de un mecanismo de impacto con agujas según un ejemplo comparativo, en el que la figura 9(A) es una vista frontal y la figura 9(B) es una vista lateral.

[Figura 10] La figura 10 muestra un ejemplo de un rodillo con cuchillas paralelas según un ejemplo, en el que la figura 10(A) es una vista frontal y la figura 10(B) es una vista lateral.

[Figura 11] La figura 11 es un diagrama esquemático para ilustrar un procedimiento para cortar una gran manta con fibras de refuerzo en mantas cuadradas de 100 mm.

Realizaciones para poner en práctica la invención

Las realizaciones de la presente invención serán descritas haciendo referencia a los dibujos. Sin embargo, la presente invención no está limitada a estas realizaciones. La descripción de cada realización puede ser considerada simultáneamente como un procedimiento de fabricación o un aparato de fabricación de la presente invención, lo cual es un concepto de orden superior.

Las figuras 1, 2, 3 y 4 muestran un ejemplo de un aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo según la presente invención. La figura 1 es una vista, en sección transversal, del aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo visto desde el frente, la figura 2 es una vista exterior del aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, la figura 3 es una vista inferior del aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, y la figura 4 es una vista superior del aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo. El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo incluye un rodillo de guía 10 en la parte superior, que guía el haz 1 de fibras de refuerzo y un rodillo de pinzamiento 11 y un rodillo de corte 12 inmediatamente debajo del rodillo de guía 10. Un mecanismo operativo no mostrado puede oprimir el rodillo de pinzamiento 11 y el rodillo de corte 12 el uno contra el otro, o mantener el rodillo de pinzamiento 11 y el rodillo de corte 12 separados uno de otro.

El aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo incluye asimismo una tolva tubular 20 alrededor y debajo del rodillo de pinzamiento 11 y del rodillo de corte 12. La tolva 20 está conectada a una cabina de dispersión 30 situada debajo, a través de una abertura de caída. La cabina de dispersión 30 aloja un mecanismo de impacto 40 que impacta en los haces de fibra. El mecanismo de impacto 40 incluye un eje de rotación 41 que gira mediante un mecanismo de rotación no mostrado, un par de placas de rotación 42 que están conectadas al eje de rotación 41 y que giran junto con el eje de rotación 41, y múltiples piezas lineales de impacto 43 que se extienden en paralelo al eje de rotación 41 entre el par de placas de rotación 42.

Para fabricar una manta con fibras de refuerzo con el aparato anterior, el haz 1 de fibras de refuerzo es guiado hacia el rodillo de pinzamiento 11 por medio del rodillo de guía 10, y el haz 1 de fibras de refuerzo es cortado entre el rodillo de pinzamiento 11 y el rodillo de corte 12 oprimidos el uno contra el otro mediante un mecanismo operativo no mostrado para ser conformado como haces 2 de fibras de refuerzo cortadas.

A continuación, los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas caen a través de la tolva 20 y luego por la abertura de caída a la cabina de dispersión 30, y entran en contacto con las piezas de impacto 43 que se extienden en el mecanismo rotativo de impacto 40 para ser divididas en múltiples haces 3 de fibras de refuerzo, más delgados que antes del contacto. Los haces 3 divididos de fibras de refuerzo son dispersados dentro de un alcance más amplio que antes del contacto. Los haces 3 divididos de fibras de refuerzo pasan a través de una abertura de dispersión situada debajo de la cabina de dispersión 30 y caen y se acumulan sobre un elemento laminar 50 que se desplaza unidireccionalmente para formar una manta 4 con fibras de refuerzo.

Tal como será descrito en detalle haciendo referencia a la figura 3, las piezas de impacto 43 están dispuestas de forma sustancialmente regular en paralelo a la dirección del eje de rotación 41. Es altamente probable que las piezas de impacto 43 entren en contacto e impacten con los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas que están cayendo, y de este modo se puede dividir de manera fiable un haz original de fibras de refuerzo introducido en el aparato, en múltiples haces delgados de fibras de refuerzo. La forma del par de placas de rotación 42 que sujetan las piezas de impacto 43 no está limitada a una forma completamente plana. El par de placas de rotación 42 pueden tener cualquier forma que pueda sujetar cada una de las piezas de impacto, como mínimo, en dos posiciones separadas una de otra a lo largo del eje de rotación y que pueda transmitir la rotación del eje a las piezas de impacto. No obstante, el par de placas de rotación 42 tienen preferentemente forma de disco que permita que las piezas de impacto 43 impacten y dividan completamente los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas mientras el mecanismo de impacto 40 está girando. Preferentemente, las piezas de impacto 43 están dispuestas a lo largo de la circunferencia exterior del par de placas de rotación 42 de modo que sean concéntricas al eje de rotación 41. Preferentemente están dispuestas tres o más piezas de impacto 43 y son más preferentes entre seis a dieciséis piezas de impacto.

Las piezas de impacto 43 pueden tener una forma plana o una forma de bastón con una sección transversal circular o poligonal siempre que se extiendan en paralelo al eje de rotación 41 de forma continua y la forma de las piezas de impacto no está limitada a ninguna forma en particular. Como se describe en las realizaciones, preferentemente, las piezas de impacto 43 tienen una forma lineal delgada, preferentemente, con un diámetro menor de 3 mm, o más preferentemente, menor o igual a 1,5 mm. En vez de una sección transversal circular, la forma de la sección transversal del material lineal puede ser seleccionada de entre varias formas diferentes incluyendo una sección transversal poligonal y una sección transversal con una forma obtenida mezclando un polígono y un arco. Preferentemente, el material lineal puede tener un grosor tal que el diámetro del círculo circunscrito máximo que rodea la sección transversal sea menor de 3 mm, o más preferentemente menor o igual a 1,5 mm. Aunque el límite inferior del grosor no está limitado a un grosor determinado, preferentemente, el grosor es mayor o igual a 0,3 mm, de modo que las piezas de impacto 43 son suficientemente gruesas para entrar en contacto de forma fiable y dividir los haces 2 de fibras de refuerzo que caen cortados sin ser deformadas fácilmente por la rotación del mecanismo de impacto 43. Preferentemente, las piezas de impacto 43 están fabricadas de acero de alta resistencia que resista durante largo tiempo las repetidas colisiones con los haces 2 de fibras de refuerzo sin desgastarse o romperse. Otros ejemplos de un material lineal utilizable incluyen diversos tipos de fibras sintéticas y de fibras naturales.

Las piezas de impacto 43 que tienen de este modo una forma lineal delgada pueden reducir el área superficial en la que entran en contacto con el aire, y de este modo reducir a un mínimo la aparición de corrientes de aire que las acompañan como resultado de la rotación de las piezas de impacto 43. De esta manera, las turbulencias del aire producidas en la cabina 30, en particular la corriente de aire que fluye en la dirección del eje de rotación 41 se puede reducir.

Tal como se muestra en la figura 2, preferentemente, múltiples haces 1 de fibras de refuerzo son introducidos en el aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo con una separación regular en la dirección de la anchura del aparato (la dirección de la anchura se define como la dirección en la que se extiende el eje de rotación del rodillo de corte 12 o el eje de rotación 41). Tal como se ha descrito anteriormente, se reduce la corriente de aire en la dirección del eje de rotación 41 en la cabina de dispersión 30. De este modo, el haz 1 de fibras de refuerzo introducido es dividido y dispersado para caer manteniendo una distribución uniforme del peso básico en la dirección de la anchura, de modo que se puede obtener una manta 4 con fibras de refuerzo con una alta precisión del peso básico. Además, la reducción de la corriente de aire que la acompaña impide el fenómeno de que los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas sean arrastrados por el viento producido por la corriente de aire que los acompaña antes de entrar en contacto con las piezas de impacto 43 para dejar de entrar en contacto con dichas piezas de impacto 43. A medida que las piezas de impacto 43 se hacen más delgadas, las piezas de impacto 43 pueden impactar en puntos más pequeños en vez de en la totalidad de los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas, de manera que las piezas de impacto 43 pueden dividir de forma más fiable los haces 2 de fibras de refuerzo cortadas.

En vez de ser necesariamente completamente paralelas al eje de rotación, las piezas de impacto 43 pueden tener una forma ligeramente torcida o inclinada con respecto al eje de rotación siempre que tengan una continuidad con el eje de rotación en una dirección sustancialmente paralela. Tal como se muestra en la figura 5, las piezas de impacto 43 pueden estar dispuestas en múltiples círculos concéntricos de diferentes diámetros, estando separadas en diferentes ángulos. Aunque no necesariamente deben estar espaciadas en ángulos iguales, más preferentemente, las piezas de impacto 43 están separadas en ángulos iguales sobre círculos concéntricos, dado que dicha estructura cuando funciona como un elemento rotatorio tiene un peso bien equilibrado y es muy fácil que gire de forma estabilizada a gran velocidad.

Tal como se muestra en la figura 6, cada una de las piezas de impacto 43 puede estar soportada mediante múltiples placas rotativas de partición 42a en el centro mientras se extienden de forma continua totalmente en la dirección del eje de rotación (conectadas al par de placas de rotación 42). Dicho soporte impide que las piezas de impacto 43 reciban una fuerza centrífuga con la rotación y se comben con respecto al eje de rotación 41. De este modo, esta estructura puede estabilizar la dirección en la que son dispersados los haces de fibras de refuerzo cortadas 2 cuando reciben un impacto y de este modo puede mantener una elevada precisión del peso básico de la manta con fibras de refuerzo.

Tal como se muestra en la figura 7, las placas rotativas de partición 42a pueden estar sujetas entre el par de placas de rotación 42, y las piezas de impacto 43 pueden estar dispuestas entre la placa de rotación adyacente y cualquier placa rotativa de partición o entre placas rotativas de partición adyacentes. Concretamente, las piezas de impacto 43 pueden terminar en el centro entre el par de placas de rotación 42. El número de piezas de impacto 43 dispuestas entre las placas de rotación 42 o las placas rotativas de partición 42a puede ser modificado según convenga.

La realización antes descrita incluye preferentemente placas de partición 21 de la tolva en dicha tolva 20 y placas de partición 31 de la cabina de dispersión en la cabina de dispersión 30. Las placas de partición 21 de la tolva y las placas de partición 31 de la cabina de dispersión dividen, como mínimo, parte del espacio interior en múltiples áreas con superficies ortogonales a los ejes de rotación de las piezas de impacto 43. Dichas placas de partición pueden interrumpir la corriente de aire que circula en la dirección del eje de rotación 41 o en la dirección de la anchura del aparato, en el interior de la tolva 20 o de la cabina de dispersión 30, producida por la corriente que la acompaña producida por la rotación de las piezas de impacto 43 y de la placa de rotación 42. Esta estructura puede evitar de este modo que los haces 3 de fibras de refuerzo divididas se desplacen innecesariamente en la dirección de la anchura, y pueden mantener una elevada precisión del peso básico de la manta con fibras de refuerzo.

Ejemplos

A continuación, se describirá en detalle la presente invención utilizando ejemplos y ejemplos comparativos, pero la presente invención no está limitada a la descripción que sigue. Lo siguiente describe un haz de fibras utilizado como ejemplos, estructuras de aparatos, condiciones comunes, un procedimiento de evaluación, y ejemplos y ejemplos comparativos.

(Haz de fibras)

Se utiliza fibra de carbono “PX3505015T-13” fabricada por ZOLTEK.

El número de filamentos es de 50K (*) de una finura de 3,7 g/m con una anchura de 12 mm, en que (*) 50K indica 50.000 filamentos. En adelante, el número de filamentos (n x 1.000) se indica como “nK”.

(Estructura 1 del aparato) [Rodillo de cuchilla lineal]

Esta estructura 1 del aparato es el aparato para la fabricación de mantas con fibras de refuerzo mostrado en las figuras 1, 2, 3 y 4 como una estructura básica. No obstante, la estructura excluye las placas de partición mostradas de la cabina de dispersión.

Un rodillo de corte incluye 15 cuchillas lineales (ángulo del borde de 20 grados, grosor de 0,3 mm y fabricadas de acero de herramientas aleado) sujetas con una separación regular de 12,6 mm a la circunferencia exterior del rodillo mostrado en la figura 10, extendiéndose las cuchillas lineales en paralelo a la dirección axial del rodillo. Las cuchillas lineales sobresalen 1 mm. El diámetro exterior de un círculo que conecta los bordes de las cuchillas es de 0 60 mm. El mecanismo de impacto incluye, tal como se muestra en la figura 1 y en la figura 3, un eje de rotación, un par de placas de rotación conectadas al eje de rotación y piezas de impacto en forma de alambre (cuerda de piano de 0 1,2 mm) dispuestas en 16 posiciones sobre un círculo virtual de 0 200 mm sobre la placa de rotación. Aunque no se muestra en este documento, el mecanismo de impacto puede girar a una velocidad predeterminada mediante un mecanismo de accionamiento instalado independientemente.

(Estructura 2 del aparato) [Rodillo de cuchillas helicoidales]

Esta estructura 2 del aparato tiene la estructura 1 del aparato descrita anteriormente como estructura básica, pero tiene la forma de un rodillo de corte modificado.

El rodillo de corte de esta estructura es diferente del rodillo de cuchilla lineal mostrado en la figura 4 o en la figura 10, y tiene la forma, tal como se muestra en la figura 8, de un rodillo con una cuchilla (ángulo del borde de 30 grados y altura del borde de 1,6 mm) enrollada helicoidalmente alrededor de la circunferencia exterior del rodillo (ángulo de hélice de 11 grados y paso de la hélice de 2,4 mm [= 12,6 x tan 11 grados]). En este rodillo de cuchilla helicoidal cortado a partir de acero aleado de herramientas, el diámetro exterior de un círculo que conecta los puntos del borde es de 0 60 mm.

(Estructura 3 del aparato) [Incluyendo las placas de partición de la cabina de dispersión]

Esta estructura 3 del aparato incluye las placas de partición de la cabina de dispersión que no están incluidas en la anterior estructura 1 del aparato.

Tal como se muestra en la figura 1 y en la figura 3, las placas de partición de la cabina de dispersión son placas fabricadas de acero inoxidable SUS304 de un grosor de 1 mm, dispuestas con una separación de 100 mm en la dirección axial de rotación del mecanismo de impacto.

(Estructura 4 del aparato) [Mecanismo de impacto de aguja]

Esta estructura 4 del aparato tiene la estructura 1 del aparato descrita anteriormente como una estructura básica, pero tiene un mecanismo de impacto diferente del mostrado en la figura 1 y en la figura 3. Tal como se muestra en la figura 9, el mecanismo de impacto incluye agujas (de forma hueca con un diámetro interior de 2 mm, y fabricadas de acero inoxidable SUS304) de 0 4 mm que sobresalen 70 mm de la superficie circunferencial exterior del eje de agujas en forma de rodillo (fabricado de aluminio) de 0 60 mm. Las agujas están dispuestas radial y equidistantemente en ocho posiciones con una separación igual de 40 mm en la dirección axial del eje de las agujas. El diámetro exterior de un círculo que conecta las puntas de las agujas es de 0 200 mm. Aunque no se muestra en este documento, el mecanismo de impacto puede girar a una velocidad predeterminada mediante un mecanismo de accionamiento instalado independientemente.

(Condiciones comunes)

Número de haces de fibras: 36

Velocidad del filamento: 20 m/min

Velocidad de transporte del elemento laminar: 1,48 m/min

Anchura objetivo de la manta: 1.500 mm

Peso básico de la manta: 1.200 g/m2

Condiciones de corte: longitud de la fibra de 12,6 mm (= 0 60 x -M 5)

Amplitud total del rodillo de corte: 1.700 mm

Rodillo de pinzamiento: descrito a continuación

Diámetro exterior: 60 mm

Anchura total: 1.700 mm

Material: poliuretano industrial (dureza de 90 grados)

Separación de la introducción del filamento en el rodillo de corte: 40,5 mm

Dimensiones de la cabina de dispersión: descritas a continuación

Anchura: 1.500 mm

Alto: 1.000 mm

Profundidad (en la dirección de transporte del elemento laminar): 1.300 mm

Separación de la placa de partición: descrita a continuación

Placa de partición de la tolva: separación de 100 mm

Placa de partición de la cabina de dispersión: separación de 100 mm

(Procedimiento de evaluación)

(1) Variancia del peso básico [CV%]

La manta fabricada con fibras de refuerzo es colocada sobre una mesa cubierta con una manta de corte, y es cortada con un cortador rotativo a un tamaño de lámina de 1.500 mm en la dirección de la anchura de la manta (dirección ortogonal a la dirección de transporte del elemento laminar para que sea paralela a la dirección horizontal) y 300 mm en la dirección longitudinal de la manta (dirección de transporte de la lámina). A continuación, como se muestra en la figura 11, la manta con fibras de refuerzo fue cortada en 15 filas en la dirección de la anchura y en 3 columnas en la dirección longitudinal, en 45 mantas cuadradas de 100 mm, y las mantas cuadradas de 100 mm fueron pesadas con una balanza electrónica. Se calcularon la desviación estándar y la media del peso de las 45 mantas y el valor obtenido dividiendo la desviación estándar por la media fue definido como “la variancia del peso básico [C^v%]".

(2) Contenido en peso [%] de los haces delgados

De entre las 45 mantas cuadradas de 100 mm como las marcadas con círculos en la figura 11, se seleccionó una primera manta de la primera columna y de la primera fila, se seleccionó una segunda manta de la tercera columna y de la cuarta fila, se seleccionó una tercera manta de la segunda columna y de la octava fila, se seleccionó una cuarta manta de la primera columna y de la onceava fila, y se seleccionó una quinta manta de la tercera columna y de la catorceava fila. Se cogieron juntos, mediante pinzas, múltiples haces de fibras del centro de cada manta cuadrada seleccionada de 100 mm, y el grupo de los haces de fibras fue colocado en la balanza electrónica para ser pesado. Este proceso fue realizado de forma repetida para coger hasta 0,6 g de un grupo de haces de fibras de cada manta, y el total de 3 g de grupos de haces de fibra de las cinco mantas. A continuación, los haces fueron cogidos con las pinzas uno por uno de los 3 g del grupo de haces de fibras para obtener la medición de la longitud de las fibras y su peso. A continuación, se calculó el número de filamentos después de la división en base al peso medido y a la longitud de la fibra, la finura del haz de fibras de 3,7 g/m, y el número de filamentos de 50K antes de la división, y se expresó “el grosor del haz” en K. Por ejemplo, cuando la longitud de la fibra del haz de fibras recogido es de 12,6 mm y el peso es de 0,1 mg, el número de filamentos es de 0,107K (= 0,0001 g ^ (0,0126 m x 3,7 g/m x 50K)). A partir del grosor del haz medido y calculado con el procedimiento antes descrito, el contenido en peso de los haces delgados menor de 10K es definido como “el contenido en peso [%] de haces delgados”.

(Ejemplo 1) [Cuchilla lineal, sin placa de partición, alambres de 0 1,2, 400 rpm]

Utilizando el haz de fibras antes descrito, la estructura 1 del aparato y otras condiciones comunes, la velocidad de rotación del mecanismo de impacto-dispersión fue fijada en 400 rpm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. No se observó visualmente ninguna variancia apreciable en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 2) [200 rpm]

La velocidad de rotación del mecanismo de impacto se cambió de la del ejemplo 1 a 200 rpm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. No se observó visualmente ninguna variancia apreciable en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 3) [800 rpm]

La velocidad de rotación del mecanismo de impacto se cambió de la del ejemplo 1 a 800 rpm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. No se observó visualmente ninguna variancia apreciable en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 4) [Piezas de impacto de 0 3]

Las piezas de impacto fueron cambiadas de las del ejemplo 1 a elementos de bastón (fabricados de acero inoxidable SUS304) con un diámetro de 0 3 mm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una variancia en el peso básico en algunos puntos de la manta obtenida. La manta obtenida incluía haces gruesos en algunos puntos y fue clasificada como de calidad normal. Los resultados se muestran en la tabla 1. (Ejemplo 5) [Piezas de impacto de 0 6]

Las piezas de impacto fueron cambiadas de las del ejemplo 1 a elementos de bastón (fabricados de acero inoxidable SUS304) con un diámetro de 0 6 mm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una variancia en el peso básico en algunos puntos de la manta obtenida. La manta obtenida incluía haces gruesos en algunos puntos y fue clasificada como de calidad normal. Los resultados se muestran en la tabla 1. (Ejemplo 6) [Rodillo de cuchillas helicoidales]

El mecanismo de impacto fue cambiado del ejemplo 1 a un rodillo de cuchillas helicoidales según la estructura (2) del aparato para fabricar una manta con fibras de refuerzo. No se observó visualmente ninguna variancia apreciable en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 7) [Incluye placas de partición]

El mecanismo de impacto fue cambiado del ejemplo 1 para incluir placas de partición de la cabina de dispersión según la estructura (3) del aparato para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una escasa variancia en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo 8) [Incluye placas de partición, 800 rpm]

La velocidad de rotación del mecanismo de impacto fue cambiada de la del ejemplo 7 a 800 rpm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una escasa variancia en el peso básico de la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces delgados y fue clasificada como de alta calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo comparativo 1) [Agujas]

El mecanismo de impacto fue cambiado del ejemplo 1 a un mecanismo de impacto de agujas según la estructura (4) del aparato para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una amplia variancia en el peso básico en toda la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces gruesos y fue clasificada como de baja calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Ejemplo comparativo 2) [Agujas, 800 rpm]

La velocidad de rotación del mecanismo de impacto fue cambiada de la del ejemplo comparativo 1 a 800 rpm para fabricar una manta con fibras de refuerzo. Se observó visualmente una amplia variancia en el peso básico en toda la manta obtenida. La manta obtenida incluía un gran número de haces gruesos y fue clasificada como de baja calidad. Los resultados se muestran en la tabla 1.

(Diferencias entre los mecanismos de impacto y efectos del grosor)

En comparación con el ejemplo 1, la variancia en el peso básico fue más elevada, el contenido en peso de los haces delgados fue significativamente menor, y la calidad de la manta fue significativamente menor en los ejemplos comparativos 1 y 2. Los dispositivos de dispersión según los ejemplos comparativos 1 y 2 incluyen agujas. De este modo, se da por supuesto que los haces de fibras deslizan entre las agujas dejando un gran número de haces de fibras sin entrar en contacto con las agujas que sirven de piezas de impacto. En el ejemplo comparativo 2 la velocidad de rotación del mecanismo de impacto fue aumentada para incrementar la posibilidad de que los haces de fibras entren en contacto con las piezas de impacto. No obstante, el contenido en peso de los haces delgados dejó de aumentar. Se supone que el aumento de la velocidad de rotación más bien favoreció la corriente de aire que perturba los haces de fibras y por consiguiente aumentó la variancia en el peso básico.

En comparación con los ejemplos comparativos 1 o 2, la variancia del peso básico fue menor y el contenido en peso de los haces delgados fue más elevado en los ejemplos 4 y 5. No obstante, en comparación con el ejemplo 1, la variancia del peso básico fue más amplia, el contenido en peso de los haces delgados fue menor y la calidad de la manta fue más baja.

En los ejemplos 4 y 5, las piezas de impacto se extienden en la dirección axial de rotación del mecanismo de impacto. De este modo, se supone que las piezas de impacto tenían más posibilidades de entrar en contacto con los haces de fibras, y la variancia en el peso básico se redujo en comparación los ejemplos comparativos 1 o 2. No obstante, se supone que las piezas de impacto gruesas perturban en gran manera el aire de la cabina de dispersión, y la variancia en el peso básico aumentó, comparada con el ejemplo 1. Además, se supone que las piezas de impacto gruesas solamente empujan los haces de fibra cuando entran en contacto con los haces de fibras, sin ejercer una fuerza local suficientemente grande para dividir los haces de fibras en haces delgados, de modo que el contenido en peso de haces delgados se redujo.

En comparación con el ejemplo 4, la variancia en el peso básico fue menor, y el contenido en peso de los haces delgados era más elevado, y de este modo fue calificada como una manta de alta calidad en los ejemplos 1 a 3. El ejemplo 1 incluye piezas de impacto más delgadas que las del ejemplo 4. De este modo, se considera que la corriente de aire que la acompaña, resultante de la rotación del mecanismo de dispersión, se redujo y por consiguiente se redujo la turbulencia del aire que producía la variancia en el peso básico. Se supone que las piezas de impacto delgadas ejercían una fuerza local suficientemente grande para dividir los haces de fibras en haces de fibras delgados cuando entraban en contacto con los haces de fibras, de modo que aumentó el contenido en peso de haces delgados.

En comparación con el ejemplo 4, la variancia en el peso básico fue menor, y el contenido en peso de los haces delgados era más elevado, y de este modo fue calificada como una manta de alta calidad en el ejemplo 3 en el que se aumentó la velocidad de rotación del mecanismo de dispersión. Se supone que las piezas de impacto delgadas permitían obtener una manta de alta calidad con una reducida variancia en el peso básico y un elevado contenido en peso de los haces delgados.

(Efectos de la cuchilla helicoidal)

En comparación con el ejemplo 1, la variancia en el peso básico fue menor y el contenido en peso de los haces delgados era más elevado, y de este modo fue calificada como una manta de alta calidad en el ejemplo 6. En el ejemplo 6, los haces de fibras fueron cortados en sentido oblicuo con la cuchilla helicoidal para obtener una forma de paralelogramo. En comparación con el haz de fibras cortado rectangular con las cuchillas en ángulo recto del ejemplo 1, se supone que los haces de fibras en paralelogramo del ejemplo 6 son divididos en haces más delgados, debido a que aparentemente son más largos y de este modo tienen más posibilidades de entrar en contacto con las piezas de impacto.

(Efectos de las placas de partición)

En comparación con el ejemplo 1, la variancia en el peso básico fue mucho menor, y de este modo la calidad de la manta fue calificada de alta calidad en los ejemplos 7 y 8. En el ejemplo 8, la variancia en el peso básico fue equivalente a la del ejemplo 7, aunque la velocidad de rotación era más elevada que la del ejemplo 7. Se supone que esto es debido a que las placas de partición instaladas en la cabina de dispersión impiden la corriente de aire en la dirección axial de rotación del mecanismo de impacto.

Explicación de los símbolos

1: haz de fibras de refuerzo

2 haz de fibras de refuerzo cortadas

3: haz de fibras de refuerzo divididas

4: manta con fibras de refuerzo

10: rodillo de guía

11: rodillo de pinzamiento

12: rodillo de corte

20: tolva

placa de partición de la tolva

: cabina de dispersión

placa de partición de la cabina de dispersión

mecanismo de impacto

eje de rotación

placa de rotación

a: placa de rotación de partición

: pieza de impacto

: elemento laminar

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo que comprende un mecanismo de impacto que entra en contacto con un haz (1) de fibras de refuerzo para dividir el haz de fibras de refuerzo en una pluralidad de piezas (2), y dispersa la pluralidad de piezas,

en el que el mecanismo de impacto incluye un eje de rotación (41), un par de placas de rotación (42) unidas a partes del eje de rotación separadas unas de otras, y una pluralidad de piezas de impacto (43) dispuestas para extenderse en paralelo al eje de rotación entre el par de placas de rotación.

2. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, según la reivindicación 1,

en el que el par de placas de rotación (42) tienen forma de disco, y

en el que la pluralidad de las piezas de impacto (43) están dispuestas para ser concéntricas alrededor del eje de rotación (41).

3. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, según la reivindicación 1 o 2,

en el que las placas de rotación de partición (42a) están sujetas al eje de rotación (41) entre el par de placas de rotación (42), y la pluralidad de las piezas de impacto (43) están dispuestas entre una de las placas de rotación adyacentes y una de las placas de rotación de partición o entre dos de las placas de rotación de partición adyacentes.

4. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las piezas de impacto (43) tienen un diámetro menor de 3 mm.

5. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el mecanismo de impacto (40) está dispuesto en una cabina de dispersión (30) a la que está sujeto el eje de rotación (41),

en el que la cabina de dispersión tiene una abertura de dispersión por debajo del mecanismo de impacto, y en el que la cabina de dispersión aloja una pluralidad de placas de partición (31) de la cabina de dispersión que se extienden en una dirección ortogonal a la dirección axial del eje de rotación y están dispuestas en la dirección axial.

6. Aparato de fabricación de mantas con fibras de refuerzo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la cabina de dispersión (30) tiene una abertura de caída por encima del mecanismo de impacto (40), estando conectada la abertura de caída con la tolva (20),

y la tolva aloja una pluralidad de placas (21) de partición de la tolva que se extienden en una dirección ortogonal a la dirección axial del eje de rotación (41), y están dispuestas en la dirección axial.