FI69593B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av fiberfoerstaerkta produkter - Google Patents

Description

ΓΒ1 m/UULUTUSJULKAISU iOCQ 7 φ L J 'Ί'^ UTLÄGG Nl N G SSKRIFT

C (45) -'..lot.t7

r-teit ; 7 t 10 J3 107C

(51) Kv.lk.4/lnt.CI.* B 29 C 67/14 g y q |^| I pINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 79 3 89 2 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 12.12.79 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 12.12.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 13.06.81

Patentti- ja rekisteri hallitus ^ Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.— 29.11 .85

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71) VEB Kombinat Sportgeräte Schma1 ka 1den, Strasse der OSF 124, 6Ο8 Schma1 ka 1den, Saksan Demokraattinen Tasava1ta-Demokratiska Republiken Tyskland(DD) (72) Alfred Wende, Berlin, Hans Hahn, Oberrohn,

Saksan Demokraattinen Tasavalta-Demokratiska Republiken Tyskland(DD) (74) Oy Borenius ε Co Ab (54) Menetel mä ja laite kuitulujitettujen tuotteiden valmistamiseksi -Förfarande och anordning för framställning av fiberförstärkta produkter

Keksintö koskee menetelmää ja laitetta kuitulujitettujen tuotteiden valmistamiseksi, joihin tuotteisiin sisältyy pinta-herkkiä lujituskuituja ja sidosainetta, joka on silloitettavaa synteettistä muoviainetta ja joka sisältää kovettimia ja/tai kiihdyttimiä ja/tai herkistimiä. Esimerkkinä tällaisista aineista mainittakoon etenkin polymeroitavat, polykondensoita-vat tai polyaddition avulla silloitettavat muovit, jotka ovat matriisiaineena tai sidosaineena, etenkin hartsit, joissa on yksi tai useampia kaksoissidoksia, lähinnä tyydyttämättömät hartsit, kuten polyesteri, polyuretaani, akryylihartsi tai myös epoksihartsi tms.. Tuotteet sisältävät lujitekuituja ja/tai täyteaineita ja/tai väriaineita ja/tai kovettimia ja/tai kiihdyttimiä ja/tai herkistimiä, ja ne kuljetetaan käämitys-, linkoamis- tai vetomenetelmän mukaisesti panoksittaan tai jatkuvasti, parhaiten pystysuorassa asennossa työstö-käsi ttelykeskukseen ja saatetaan tällä matkalla ja/tai täällä tiiviiksi liitokseksi ja tällöin ja/tai tämän jälkeen kovetetaan lähinnä profiileiksi, kuten esim. ontoiksi, umpinaisiksi

_____.. _ TTT

2 69593 tai lattaprofiileiksi etenkin huippu-urheilussa käytettäviä laitteita, kuten esim. suksisauvoja, kilpamelonta-airoja, meloja, mastoja, airoja, suksia tms., tai sähkötekniikassa ja elektroniikassa, koneenrakennuksessa tms. käytettäviä esineitä varten.

Tunnetaan panoksittain tai jatkuvasti toimivia vaaka- ja pys-tykäämitys-, -linkoamis- ja vetomenetelmiä ja -laitteita, joilla valmistetaan kuitulujitettuja tuotteitä matriisiaineis-ta ja erilaatuisista kuiduista.

Tällöin otetaan kuidut tai kuitunuorat, kuitunauhat tms. vastaavista varastosäiliöistä, kuljetetaan ne kyllästyslaitteiden kautta ja sieltä käsittelykeskukseen ja saatetaan tällä matkalla ja/tai täällä tiiviiksi liitokseksi ja tällöin ja/tai tämän jälkeen muovataan ne lähinnä profiileiksi, kuten esim. ontoiksi, umpi- tai lattaprofiileiksi tai putkiksi ja kovetetaan ne tämän jälkeen.

Lujituskuituina käytetään kaikkia tunnettuja kuituja tai lankoja, myös nuora- tai nauhamuodossa kudoksena tms. esim. lasista, metallista, boorista, hiilestä, aramidista, polyamidista, asbestista tms. myös yhdistelmänä. Nämä kuidut, langat, nuorat tms. otetaan mainituista varastosäiliöistä, saatetaan ne tämän jälkeen yhteyteen matriisiaineen kanssa lähinnä rulla- ja/tai värähtely- ja/tai injektiokyllästyslaitteiden kautta, johdetaan ne mahdollisesti tämän jälkeen useista pulteista tai rullista koostuvien tasoituslaitteiden kautta kyllästys- ja kostutuskäsittelyn parantamiseksi ja sitten ne kyllästetään ja kostutetaan ja tällöin ja/tai tämän jälkeen käännetään ja/tai ohjataan yhteen. Mahdollisesti tällöin tai tämän jälkeen poistetaan ylimääräinen matriisiaine ja muovataan tarpeellinen esine tai profiili vetomuottien tai -suutinten avulla. Esineen muotoilu voi tapahtua myös levittämällä kyllästettyjä ja kostutettuja vahvistusmateriaaleja käämitys-sydämille tai linkomuotteihin. Lujuuden parantamiseksi saate- 69593 taan lujitusmateriaalit eri kulmissa, esim. radiaalisesti ja/tai aksiaalisesti ja/tai ristikkäin mainittujen keernojen pinnalle tai muotteihin.

Edelleen on tunnettua käyttää mainittujen esineiden valmistamisessa erilaisia kuituja tai kuitulajeja, nk. sekalaminaat-teja ja levittää ne eri kulmissa mainituille pinnoille. Tämän jälkeen suoritetaan kovettaminen. Tämä tapahtuu siten, että lisätään kovettimia ja kiihdyttimiä matriisiaineeseen (kylmä-kovetus), lämmitetään (kuumakovetus) tai lisätään herkistimiä matriisiaineeseen ja tämän jälkeen säteilytetään muovattua esinettä tai profiilia sähkömagneettisilla aalloilla mainitulla aaltoalueella, so. valon aaltopituusalueella ja tällöin etenkin UV- tai IR-alueella.

Sekalaminaattien käyttö on osoittautunut edulliseksi lujuuden parantamista varten.

Käsiteltäessä edellä mainittujen menetelmien mukaisesti ja edellä mainituilla laitteilla, etenkin tavanomaisilla langan-ohjaus- ja kyllästysjärjestelmissä pintaherkkiä kuituja, etenkin hiilikuituja yksistään tai sekalaminaattina, esiintyy suuria kuituvaurioita, tai tämä käsittely ei ylipäätänsä ole mahdollista. Nämä kuituvauriot esiintyvät jo kuljetuksessa rullien tai kääntörullien kautta, jolloin esiintyy kosketusta tasoituslaitteiden, vetomuottien, käämityssydämen tai muiden sellaisten pulttien tai rullien kanssa, ja voivat johtaa yksittäis- eli alkeiskuitujen rikkoontumiseen, mikä voi siten aiheuttaa sen, että koko tuotetta ei voida käyttää.

Näiden sinänsä kalliiden, mutta kaikkiin muihin kuituihin nähden kymmenpotensseja suuremman lujuuden ja lämpötilankestä-vyyden osoittavien hiilikuitujen työstäminen ei ole edellä mainituista syistä mielekästä eikä tehokasta, eikä sitä tästä syystä voida hyväksyä teknisesti eikä taloudellisesti.

4 69593

Lisäksi tulee se seikka, että mainitusta vaurioitumisesta johtuen valmiilla tuotteella on korkeintaan samat, useimmiten kuitenkin pienemmät lujuusarvot kuin silloin, kun käytetään mainittujen kalliiden hiilikuitujen sijasta halpoja lasikuituja. Edellä mainittu pätee riippumatta siitä, valmistetaanko tuotteet vain hiilikuiduista tai yhdessä näiden kanssa, jolloin sekalaminaattien kohdalla käytettäessä hiilikuituja toinen kuitulaatu tai muut kuitulaadut vaikuttavat lisäksi pintaa vaurioittavasti hiilikuituihin. Tästä syystä on hiilikuituja sisältävien sekalaminaattien käsittely edellä mainittujen menetelmien mukaisesti ja mainituilla laitteilla täysin tehotonta eikä sitä voida suositella.

Tähän liittyy vielä eräs toinen haitta, koska käsiteltäessä edellä mainittuja muita kuituja, etenkin lasi- tai polyamidi-kuituja esitetyillä laitteilla, etenkin veto- tai käämitys-laitteilla muodostuu päällystyspesäkkeitä, jotka vaikuttavat molemmista kuitulaaduista, siis hiilikuiduista ja muista kuiduista muodostamissa sekalaminaateissa vaurioittavasti hiili-kuituihin. Näiden haittojen lisäksi esiintyy vielä syötettäessä kuituja, nuoria tms. eri syöttökulmissa eräs toinen haitta. Tämä perustuu siihen, että syöttökulmien tai käämityskulmien aikaansaamiseksi kuidut asetetaan alttiiksi ylimääräisille käännöille ja siten kuituvaurioille ja eri vetojännityksille, jotka aiheuttavat laminaatissa, etenkin sekalaminaatissa, erilaisia jännityksiä, minkä johdosta kostutuksen laatu alenee, laminaattiin syntyy ylimääräisiä kuplia, lujuusarvot laskevat ja rasituksessa syntyy delaminointi-ilmiöitä, jotka samoin voivat johtaa esineen rikkoitumiseen.

Keksinnön päämäärä ja tehtävä on poistaa edellä mainittujen menetelmien ja laitteiden haitat ja luoda menetelmä ja laite, jotka eivät ainoastaan valmistettaessa esineitä puhtaista pintaherkistä kuiduista, vaan etenkin valmistettaessa esineitä sekalaminaateista, jotka sisältävät edellä mainittuja pinta-herkkiä kuituja, etenkin hiilikuituja, antavat hiilikuitujen suuret lujuusarvot myös valmistetulle tuotteelle, jolloin

II

5 69593 sekalaminaateilla on hiilikuitujen suurien lujuusarvojen lisäksi myös tähän astisten sekalaminaattien suotuisat ominaisuudet, s.o. siis joissa nämä positiiviset ominaisarvot vaikuttavat korostetusti tuotteiden edullisiin ominaisuuksiin.

Keksinnön eräs toinen tehtävä on parantaa kostutuksen laatua ja estää kuplien syntyminen kyllästyksessä ja kostutuksessa, etenkin rajapinnalla matriisiaineen ja vahvistuskuidun välillä, tuottaa siten parempi liitos ja alentaa kitkaa olennaisesti etenkin pintaherkkien kuitujen tai niiden pintojen ja mainittujen rullien ja/tai pulttien pintojen välillä etenkin ympär ikietomisessa. Samoin on saavutettava se, että mahdollisimman vähäisellä tavanomaisten laitteiden muutoksella voidaan saada aikaan mainitut vaikutukset, minkä johdosta lujuuden pysyessä samana ei ainoastaa säästetä materiaalia jopa 50%:iin asti (matriisiainetta ja lujitusaineita), vaan voidaan valmistaa olennaisesti lyhyemmässä ajassa tuotteita, joilla on tähän asti saavuttamattomat tekniset ominaisuudet (esim. suuri nurjahdus- tai poikittaislujuus ja taivutusjäykkyys, suuri sallittu puristus-ja/tai vetokuormitus (vaihtokuorma) , suurempi lämpötilankestävyys, olennaisesti parempi kimmomoduuli, onttojen profiilien ja muiden erittäin vähäinen paino ja seinämäpaksuus.

Edullista on myös se, että uudella menetelmällä päinvastoin kuin tähän asti tunnetuilla menetelmillä voidaan valmistaa umpi- ja onttoja profiileita lasikuiduista ja sekalaminaateis-ta yhdessä ja samalla laitteistossa, ja että näin saadaan uusia käyttöalueita mainituista aineyhdistelmistä valmistetuille esineille, esim. huippu-urheilun, ohjaus- ja säätötekniikan, koneenrakennuksen, sähkötekniikan ja elektroniikan, lentokoneteollisuuden ja avaruustekniikan alueella, joissa tarvitaan erittäin hyviä fysikaalisia (mekaanisia ja termisiä) tai myös kemiallisia ominaisuuksia ym.

6

Edellä mainittu tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisella menetelmällä siten, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: pintaherkät lujituskuidut, saatetaan välillisesti värähtele-mään mekaanisesti ilma- tai kaasusykäyksillä; saatetaan mainitut pintaherkät lujituskuidut kulkemaan ensimmäisen kyllästys-laitteen läpi, joka laite sisältää mainittua sidosainetta, ja kyllästetään ja kostutetaan kuidut tällä sidosaineella; kuljetetaan lujituskuidut ensimmäisessä kyllästyslaitteessa rullien ja/tai litistyslaitteiden ja/tai ohjauspulttien yli; kuljetetaan kyllästetyt ja kostutetut lujituskuidut prosessirataa pitkin; saatetaan kuituja, jotka laadultaan poikkeavat edellä mainituista kuiduista, kulkemaan toisen kyllästyslaitteen läpi, joka laite sisältää mainittua sidosainetta; kuljetetaan mainittuja laadultaan poikkeavia kuituja toisessa kyllästys-laitteessa rullien ja/tai litistyslaitteiden ja/tai ohjaus-pulttien yli, jolloin näiden rullien, litistyslaitteiden tai ohjauspulttien läpimitta on vain osa, sopivasti vain murto-osa, ensimmäisessä kyllästyslaitteessa olevien rullien, litis-tyslaitteiden tai ohjauspulttien läpimitasta; kuljetetaan mainittuja laadultaan poikkeavia kuituja edelleen mainitulle prosessiradalle; sijoitetaan näitä poikkeavia kuituja ensiksi mainittujen pintaherkkien lujituskuitujen yhteyteen tai niiden ympäri; sekä kovetetaan sidosaine lämmittämällä ja/tai sätei-lyttämällä sopivia sähkömagneettisia aaltoja käyttäen mainituista kahdenlaatuisista kuiduista ja sidosaineesta muodostunutta kokonaisuutta.

Täten pintaherkät vahvistuskuidut, etenkin hiilikuidut saatetaan kyllästystä ja kostutusta, vetojännityssäätöä ja kitkan-vähennystä ja muuta sellaista varten ensin kosketuksetta ilma-tai kaasusykäyksillä mekaanisesti värähtelemään ja sen jälkeen kuljetetaan kyllästyslaitteiden sellaisten rullien ja/tai lähinnä kiertävästi järjestettyjen tasoituskoneiden pulttien kautta, jotka on muodostettu läpimitaltaan suuremmiksi, parhaiten moninkertaisesti suuremmiksi kuin samoin kostutuksen, vetojännityssäätöön, kitkanvähennykseen ja muuhun sellaiseen käytettävien kyllästys- ja/tai tasoituskoneiden rullat ja/tai

II

7 69593 pultit ainakin yhtä toista kuitulaatuja, esim. lasikuituja varten, että tällöin pintaherkkien kuitujen ympärikietominen suoritetaan kulmassa, joka on edullisesti pienempi kuin toisen kuitulaadun kulma, etenkin pienempi kuin 90° ja parhaiten 45...0° (tangentti), että tämän jälkeen kyllästetyt ja kostutetut kuidut tms. kulkevat esiprofilointiin, suunnanmuutokseen ja ylimääräisen matriisiaineen poispuristamiseen lähinnä veny-västi tai joustavasti muodostettujen, etenkin profiloitujen puristus- ja/tai johtotelojen tai -suutinten kautta ja tämän jälkeen ainakin yksi kuitulaatu kuljetetaan toisaalta ainakin yhdessä, parhaiten kahdessa tai useammassa, myös ristikkäin menevässä suunnassa ja toisaalta ainakin toinen kuitulaatu kuljetetaan samoin ainakin yhdessä, parhaiten kahdessa tai useammassa myös ristikkäin menevässä suunnassa, kuitenkin ensimmäisestä kuitulaadusta poikkeavassa kulmassa valmistettavan tuotteen käsittelykeskukseen ja/tai tätä pitkin ja/tai tämän ympäri yksi- tai useampikertaisesti tai kerroksittain tai punoksittain ja tällä tavoin tuottavat ainakin kolmi-, parhaiten neliulotteisen kuitu/matriisi-punontaliitoksen, jolloin näitä parhaiten lämmitetään samanaikaisesti panoksit-tain, mutta etenkin jatkuvasti lämmityslaitteilla ja/tai säteilytetään säteilylaitteilla sopivien sähkömagneettisten aaltojen avulla, etenkin valoaallonpituisella ja tällöin esim. lyhyt- ja pitkäaaltoisella UV-alueella.

Mainittu tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisessa laitteessa siten, että pintaherkkiä lujituskuituja varten tarkoitetun kyllästyslaitteen rullat ovat läpimitaltaan ainakin 50 mm tai ^sopivasti monta kertaa sitä, ja kyllästyslaitteen rullat sellaista ainakin yhtä toista kuitulajia varten, joka kuitu-laji laadultaan poikkeaa edellä mainituista pintaherkistä kuiduista, ovat läpimitaltaan vähemmän kuin 50 mm, esimerkiksi vain osa siitä, että se kulma, jossa pintaherkät lujituskuidut kietoutuvat kyllästyslaitteen rullien ympäri ja/tai litistys-laitteessa ja/tai ohjauspulteissa, on pienempi kuin vastaava kulma sellaista toista kuitulajia varten, joka kuitulaji poikkeaa edellä mainituista pintaherkistä kuiduista, että syöttö- 8 69593 kulma kuitujen syöttämiseksi prosessikeskukseen pintaherkkiä luj ituskuituja varten on 2...15°, että syöttökulma prosessi-keskukseen sitä toista kuitulajia varten, joka kuitulaji poikkeaa edellä mainitusta pintaherkästä kuitulajista, poikkeaa pintaherkän lujituskuitulaadun syöttökulmasta ja on 0...2° tai 15.. .90°, että varastosäiliöiden ja kyllästyslaitteiden väliin on järjestetty useita mekaanisia ja/tai pneumaattisia täryt-timiä suoraa tai välillistä (kosketuksetonta) yhteyttä varten lujituskuitujen kanssa, sekä että prosessikeskuksen läheisyyteen eri kuitulajeille on järjestetty vähintään yksi lämmitys- ja/tai säteilylaite lämpö-ja/tai sähkömagneettisten aallonpituudeltaan sopivien aaltojen tuottamiseksi sopivalla annosteholla.

Näin ollen pintaherkkiä kuituja varten olevan rullakyllästys-ja/tai tasoituslaitteiden rullien ja/tai pulttien läpimitta on ainakin 50 mm ja toista kuitulaatua varten olevien rullien tai pulttien läpimitta vastaavasti pienempi kuin 50 mm, etenkin vain osa siitä, jolloin ympär ikietomiskulma pintaherkkiä kuituja varten olevissa rullissa ja/tai pulteissa on lähinnä pienempi kuin toista kuitulaatua varten olevissa, etenkin pienempi kuin 90° ja lähinnä 45...0° (tangentti). Syöttökulma kuitujen syöttämiseksi käsittelykeskukseen on toista kuitu-laatua varten 2...15°, parhaiten 3...7°, ja käsittelykeskukseen suuntautuva syöttökulma toista kuitulaatua varten poikkeaa ensimmäisen kuitulaadun syöttökulmasta ja on 0...2°, tai 15.. .90°, parhaiten 0 tai 90°. Varastosäiliöiden ja kyllästys-laitteiden väliin on järjestetty useita etenkin varastosäiliöiden lukumäärään sovitettuja mekaanisia ja/tai pneumaattisia värähtelijöitä lujitusainetta varten ja että käsittely-keskuksen läheisyyteen on järjestetty kulloinkin yksi, etenkin eri kuitulaaduille ja/tai syöttölaitteille järjestetty lämmitys- ja/tai säteilylaite lämmön ja/tai sähkömagneettisten aaltojen säteilyä varten, jossa aallossa on sopiva aaltopituus ja annosteluteho.

Laitteen toiminta umpiprofiilien valmistamiseksi on seuraava:

II

9 69593

Samanaikaisesti ja/tai peräkkäin varastosäiliöstä otetut kui-tulujitusaineet kyllästetään matriisiaineella eli sidosaineil-la ja kuljetetaan kääntörullien ja/tai puristus-ja/tai johto-telojen ja/tai -suutinten kautta kulloinkin tarpeellisessa suunnassa, esim. pystysuorasti ja profiloidaan tällä matkalla ja kovetetaan tämän jälkeen. Aina tarpeen mukaan käämitään nyt tälle pystysuoria kuitu- ja/tai kuitunuoria tai vahvistus-aineita sisältävälle profiilille peräkkäin esim. säteittäises-ti ja/tai yksi- tai molemminpuolisesti vinosti (diagonaali-sesti) useita mainittuja matriisiaineella kyllästettyjä ja kostutettuja kuituja tai kuitunuoria tai muita vahvistusainei-ta. Kulloinkin yhden mainitun käämityksen levityksen jälkeen profiloidaan ja kovetetaan. Viimeisen käämityksen levityksen jälkeen valmistettava tuote sidotaan parhaiten läpinäkyvällä kalvolla, minkä jälkeen sen pinta tasoitetaan parhaiten tasoi-tusvärähtelijällä ja tämän jälkeen kovetetaan ja jatkuvassa prosessissa valmistettu profiili leikataan kulloinkin tarpeelliseen pituuteen. Laitteen toiminta onttojen profiilien valmistamiseksi on sama kuin umpiprofiil ien valmistamisessa, kuitenkin sillä erotuksella, että tätä varten viedään erotus-aineella päällystettyjä sydämiä onton tilan tuottamiseksi profiiliin parhaiten peräkkäin johtotelojen ja/tai -suutinten ja/tai profilointilaitteiden kautta kuljetettujen kuitujen tai kuitunuorien tms. käsittelykeskukseen. Tällä tavoin kuidut ja/tai nuorat tms. kiinnittyvät sydämiin. Tämän jälkeen joko kovetetaan tai levitetään muita kerroksia ensimmäisen kerroksen päälle, minkä jälkeen tapahtuu kulloinkin kovetus tms. Viimeksi poistetaan ennen profiilin erottamista kyseessä oleva sydän.

Keksinnön etu on kokonaisuudessaan siinä, että voidaan käsitellä, ei ainoastaan pintaherkkiä kuituja, etenkin hiilikuituja vahvistusaineena, vaan myös sekalaminaatteja yhdessä pinta-herkkien kuitujen kanssa vaurioitta ja käyttää hyväksi näiden kuitujen ja sekalaminaattien, joissa on näitä kuituja, edellä mainittuja ominaisuuksia optimaalisesti, mikä ei tähän asti 10 69593 ole ollut mahdollista. Tämän lisäksi keksinnön avulla saavutetaan uusia käyttöalueita näille kuiduille ja sekalaminaateil-le, valmistusajät lyhenevät huomattavasti ja samanaikaisesti säästetään ainetta, ja valmistettu tuote tai mainittu esine voidaan, huolimatta erittäin kalliista hiilikuiduista, tehdä olennaisesti halvemmaksi. Nämä edut ovat ratkaisevia mainittujen kuitujen ja sekalaminaattien laajaa käyttöä varten suurelle rasitukselle joutuvissa rakenteissa, esim. suksisauvoissa, seiväshypyn seipäissä, helikoptereiden roottorinsiivissä, turbiininsiivissä ja vieläpä rakettitekniikassa.

Kuvio esittää pystysuorasti järjestettyä yhdistettyä veto- ja käämityslaitetta periaatekuvana tapahtuvaa yksi- ja/tai moni-akselisten kuituvahvistettujen esineiden valmistamiseksi pa-noksittain tai jatkuvana tuotantona, etenkin umpiprofiilien valmistamiseksi, parhaiten pintaherkkien kuitujen, etenkin hiilikuitujen ja mainituista kuiduista valmistettujen sekalaminaattien, joissa käytetään ainakin yhtä toista kuitulaa-tua, esim. lasikuituja tai aromaattisia polyamidikutuja.

Kuvion mukaisesti keksinnön mukainen laite muodostuu kiinteästä telineestä 6 ja kolmesta muusta käsittelykeskuksen 10 ympärille pystysuorasti keskenään järjestetystä kiertävästä telineestä 20a, 20b ja 20c.

Telineiden 6, 20a, 20b ja 20c yläosassa on joukko varasto-säiliöitä 7 (kohdissa 20a, 20b ja 20c tätä ei ole lähemmin esitetty) luj itusainetta 1, 2a, 2b ja 2c varten. Keskiosassa on yksittäisille varastosäiliöille 7 järjestettyjä ja lujitus-aineeseen 1, 2a, 2b ja 2c suoraan tai epäsuoraan vaikuttavia ja mekaanisia värähtelyjä siirtäviä mekaanisia tai pneumaattisia värähtelijöitä tai täryttimiä 8 ja alaosassa on ainakin yksi, parhaiten ympyränmuotoinen tai useita ammeenmuotoisia kyllästyslaitteita 4, 4a, 4b ja 4c.

Il 11 69593

Pintaherkille kuiduille, etenkin hiilikuiduille 1 on järjestetty välillistä eli kosketuksetonta värähtelynsiirtoa varten useita pneumaattisia värähtelijöitä tai täryttimiä 8, joissa on ilma-tai kaasuliitännät 9, ja toisille kuitulaaduille 2a, 2b, 2c on järjestetty joko samoin pneumaattisia tai vahvistus-aineisiin suoraan kytkettyjä mekaanisia värähtelijöitä. Pneumaattisia värähtelijöitä 8 syötetään ajoittaisilla puhallus-ja/tai imuilma- tai kaasuvirroilla, jotka on suunnattu hiili-kuituihin 1 ja saattavat nämä mekaanisesti värähtelemään, parhaiten kammioissa.

Suoraan muiden kuitulaatujen 2a, 2b ja 2c kuituihin kytketyt mekaaniset värähtelijät muodostuvat joko värähtelevistä rullista tai rullaryhmistä tai täryttimistä, joiden kautta tai joiden välissä kuidut kuljetetaan ja saatetaan tällöin mekaanisesti värähtelemään, minkä avulla saadaan aikaan vetojän-nitysten säätö, lujituskuitujen täydellinen kuplaton kyllästys ja kostutus ja kitkan vähentäminen mainittujen rullien tai rullien 3, 3a, 3b ja 3c ja matriisiaineella 11 kostutettujen kuitujen 1, 2a, 2b ja 2c välillä.

Rullat 3, 3a, 3b ja 3c on laakeroitu sankoihin, yhdistetty keskenään mekaanisesti ja samoin esim. poikittaispalkkien avulla kyseessä olevaan telineeseen 6, 20a, 20b ja 20c.

Kuitujen 1, 2a, 2b ja 2c kuijetussuuntaan päin kyseessä olevaan kyllästyslaitteeseen 4, 4a, 4b ja 4c järjestetty ensimmäinen rulla 3, 3a, 3b ja 3c voi olla tärytin, minkä avulla edistetään kostutusta. Kyllästyslaitteet 4, 4a, 4b ja 4c täytetään jatkuvasti tai panoksittain matriisiaineella tai sidosaineella 11.

Kyllästyslaitteisiin 4, 4a, 4b ja 4c on asennettu käsittely-keskuksen läheisyyteen parhaiten nivelten avulla kääntyvästi ja joustavasti muodostettuja ohjaimia, etenkin profiloituja puristus-ja/tai johtoteloja tai -suuttimia 5, 5a, 5b, 5c joiden kautta tai joiden välissä lujituskuidut 1 ja/tai 2a, 2b 12 69593 ja 2c kuljetetaan käsittelykeskukseen 10. Edelleen on kylläs-tyslaitteiden 4, 4a, 4b ja 4c jälkeen järjestetty kuljetus-suuntaan ja työstökeskukseen päin ja tästä poispäin siirrettäviä profilointilaitteita 12 ja lämmitys- ja/tai säteilylait-teita 13.

Prof ilointilaitteet 12 on kuviossa esitetty profiloituna rullina ympyränmuotoisen profiilin valmistamiseksi, mutta ne voidaan myös profiloida toisin, riippuen tuotettavasta profiilista.

Lammityslaitteet 13 voivat olla tavanomaisia lämmityslaitteita ja säteilylaitteet 13 ovat etenkin säteilijöitä, jotka tuottavat sähkömagneettisia aaltoja, parhaiten valoaallon pituuksien alueella ja etenkin lyhyt- tai pitkäaaltoisella UV-alueella. Käytettäessä puusta tehtyjä laitteita sidosaineen 11 tulisi sisältää kovettimia tai kiihdyttimiä. Jos työskennellään sähkömagneettisilla aalloilla valoaallon pituuksien alueella, on sidosaineessa 11 oltava herkistimiä.

Koska hiilikuituja 1 ja myös muita kuituja ei voida tai voidaan vain osittain läpivalaista sähkömagneettisilla aalloilla mainitulla alueella, on järjestettävä lämmityslaitteiden ja säteilijöiden yhdistelmä.

Kyllästyslaitteen 4c alimman tai kuljetussuunnassa viimeisen lämmitys ja/tai säteilylaitteen 13 väliin on järjestetty kal-vonsidontalaite sekä varastokelat 14 sidontakalvonauhan 15 kaksipuolista syöttöä varten, mikä laite on samoin laakeroitu kierrettävään, kuviossa esittämättä jätettyyn telineeseen. Tämän kalvonsidontalaitteen jälkeen on järjestetty useista osista muodostuva tasoitusvärähtelijä 16, joka on sovitettu valmistettavan profiilin pinnan mukaan ja joka kietoutuu tämän ympäri kokonaan tai limittäin ja/tai jonka osat on järjestetty limityksen ollessa kyseessä pystysuorasti toistensa suhteen lomittain.

li 13 69593

Luonnollisesti voidaan värähtelijäosat muodostaa myös itsenäisinä värähtelijöinä 16. Tämä värähtelijä 16 värähtelee parhaiten 16 kHz:n taajuudella, parhaiten uitra-aaltoalueella ja pienellä amplitudilla, jonka johdosta saadaan aikaan hyvä pintalaatu ja tiiviys (hienokerros). Alimman eli viimeisen lämmitys- ja/tai säteilylaitteen 13 jälkeen on järjestetty parhaiten poistonopeudeltaan säädettävä ketjunpoistolaite 17 ja erottelulaite 18 jatkuvana tuotantona valmistettujen profiilien tai kuituvahvistettujen profiloitujen esineiden 19 irroittamiseksi, jotka laitteet on samoin kiinnitetty kuviossa esittämättä jätettyihin telineisiin.

Kuitulujitetun tuotteen 19 valmistamiseksi umpiprofiilina otetaan vastaavat lujituskuidut 1, 2a, 2b ja 2c varastosäiliöstä 7, kuljetetaan ne pneumaattisten ja/tai mekaanisten värähtelijöiden tai täryttimien 8 välissä tai niiden kautta ja tämän jälkeen kyseessä olevaan kyllästyslaitteeseen 4, 4a, 4b ja 4c, johdetaan vastaavien rullien tai pulttien 3, 3a, 3b ja 3c, telojen tai -suutinten 5, 5a, 5b, 5c avulla ja profilointi-laitteiden 12 kautta (jotka voidaan muodostaa myös elastisina suuttimina) ja profiloidaan ne tällöin ja tämän jälkeen kovetetaan kulloinkin järjestetyn lämmitys- ja/tai säteilylaitteen 13 avulla.

Ketjunpoistolaite 17 huolehtii jatkuvasta kuljetuksesta, mikä laite vastaa myös kuljetus- ja valmistusnopeudesta.

Valmistuksen aikana kyllästyslaite 4 ei toimi. Kyllästyslaite 4a syöttää esim. lasikuituja pystysuorasti kuljetuslaitteeseen, ja tällöin sitä käännetään oikealle työstökeskuksen 10 ympäri.

Kyllästyslaite 4b syöttää esim. aromaattisia polyamidikuituja vinosti vasemmalle, ja tällöin sitä kierretään vasemmalle työstökeskuksen ympäri.

14 69593

Kyllästyslaite 4c syöttää esim. jälleen lasikuituja tai boori-kuituja tai jotain muuta kuitulaatua 2a, 2b tai 2c vinosti oikealle, ja tällöin sitä kierretään oikealle käsittelykeskuk-sen 10 ympäri.

Mitä kuitulaatua 1, 2a, 2b ja 2c syötetään missäkin suunnassa ja järjestyksessä käsittelykeskukseen tai sitä pitkin tai käsittelykeskuksessa riippuu valmistettavan tuotteen 19 ominaisuuksista ja on aina sovitettava näihin ominaisuuksiin.

Esineitä voidaan luonnollisesti myös valmistaa vain yhdestä kuitulaadusta 1 tai kuitulaadusta 1 ja 2c tms. Myös muut yhdistelmät ovat mahdollisisa. Edelleen voidaan kuidut 2a syöttää myös jostain toisesta suunnasta samanaikaisesti (kuviossa esitetty katkoviivoin).

Myös voidaan, mikäli tarpeellista, järjestää kyllästyslaittei-den 4, 4a, 4b, 4c ja telojen tai suutinten 5, 5a, 5b, 5c väliin tasoituslaitteita. Näin ei ole tarpeen käytettäessä värähtelijöitä tai värähteleviä rullia 3, 3a, 3b ja 3c.

Jos kuitulujitettuja tuotteita 19 on valmistettava onttoina profiileina, on käsittelykeskukseen 10 sijoitettava peräkkäin etenkin kuitujen 1 ja rullien 5 väliin erotusaineella päällystettyjä sydämiä, jotka kuljetetaan sitten koko laitteen läpi ja jotka ennen onttoprofiloitujen tuotteiden 19 irroittamista poistetaan tai vedetään ulos jälleen peräkkäin. Myös näissä sydämissä on oltava valmistettava profiili.

Luonnollisesti on erottelulaitteiden 2a, 2b, ja 2c ja kalvon-sidontalaitteen vetonopeus ja kiertonopeudet tai kierrosluvut sovitettava toisiinsa ja säteilyn vastaavaan lämpötilaan ja/tai annostehoon. Koska veto- tai kuljetusnopeudella tai valmistuksella vaikutetaan syöttö- ja käämityskulmaan tai määrätään se, on kierrosluku scvitettava tähän ja etenkin sen on oltava syötettäessä pystysuorasti kuljetussuuntaan nähden suurimmillaan.

Il

Claims (10)

15 69593 On todettu, että on erityisen edullista ja tuotteiden 19 suo-tuisimmat ominaisuudet saadaan aikaan, kun pintaherkkiä kuituja varten olevat rullat 3 ovat läpimitaltaan olennaisesti suurempia kuin muita kuituja varten olevat rullat 3a, 3b, ja 3c ja kun rullat 3 ovat ainakin 50 mm, ja kun samanaikaisesti pintaherkkiä kuituja varten olevissa rullissa 3 ympärikietou-tumiskulma on pienempi kuin toista kuitulaatua varten oleva ja että tämä kulma on pienempi kuin 90° parhaiten 45...0° (tangentti) . Kun tällöin tämän lisäksi pintaherkkiä kuituja varten oleva syöttökulma on etenkin 3...7° ja syöttökulma käsittelykeskuk-seen 10 päin toista kuitulaatua varten poikkeaa tästä ja on parhaiten 0 tai 90°, voidaan saada aikaan tuotteen 19 edellä mainitut erityiset ominaisuudet. Keksinnön mukaisella laitteella on siis mahdollista tuottaa sekä vedettyjä tai käämittyjä umpi- tai onttoja profiileja sekä myös hiilikuiduista ja etenkin sekakuitulaminaateista, joissa on hiilikuitu, jolloin valmistustapa on sovitettavissa esineen kyseessä olevaan rasitustapaukseen jo ennakolta.

1. Menetelmä kuitulujitettujen tuotteiden (19) valmistamiseksi, joihin tuotteisiin sisältyy pintaherkkiä lujituskuituja (1) ja sidosainetta (11), joka on silloitettavaa synteettistä muoviainetta ja joka sisältää kovettimia ja/tai kiihdyttimiä ja/tai herkistimiä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: a. pintaherkät lujituskuidut (1), saatetaan välillisesti värähtelemään mekaanisesti ilma- tai kaasusykäyksillä; 16 69593 b. saatetaan mainitut pintaherkät lujituskuidut (1) kulkemaan ensimmäisen kyllästyslaitteen (4) läpi, joka laite sisältää mainittua sidosainetta (11), ja kyllästetään ja kostutetaan kuidut (1) tällä sidosaineella (11); c. kuljetetaan lujituskuidut (1) ensimmäisessä kyllästys-laitteessa (4) rullien (3) ja/tai litistyslaitteiden ja/tai ohjauspulttien (5) yli; d. kuljetetaan kyllästetyt ja kostutetut lujituskuidut (1) prosessirataa (10) pitkin; e. saatetaan kuituja (2a, 2b, 2c), jotka laadultaan poikkeavat kohdassa a) mainituista kuiduista (1), kulkemaan toisen kyllästyslaitteen (4a, 4b, 4c) läpi, joka laite sisältää mainittua sidosainetta (11); f. kuljetetaan mainittuja laadultaan poikkeavia kuituja (2a, 2b, 2c) toisessa kyllästyslaitteessa (4a, 4b, 4c) rullien (3a, 3b, 3c) ja/tai litistyslaitteiden ja/tai ohjauspulttien (5a, 5b, 5c) yli, jolloin näiden rullien (3a, 3b, 3c), litistyslaitteiden tai ohjauspulttien (5a, 5b, 5c) läpimitta on vain osa, sopivasti vain murto-osa, ensimmäisessä kyllästyslaitteessa (4) olevien rullien (3), litistys-laitteiden tai ohjauspulttien (5) läpimitasta; g. kuljetetaan mainittuja laadultaan edellä kohdassa a) mainituista kuiduista (1) poikkeavia kuituja (2a, 2b, 2c) edelleen mainitulle prosessiradalle (10); h. sijoitetaan näitä poikkeavia kuituja (2a, 2b, 2c) edellä kohdassa a) mainittujen pintaherkkien luj ituskuitujen (1) yhteyteen tai niiden ympäri; sekä i. sidosaine (11) kovetetaan lämmittämällä ja/tai säteilyttä-mällä sopivia sähkömagneettisia aaltoja käyttäen mainituista kahdenlaatuisista kuiduista (1 ja 2a, 2b, 2c) ja sidosaineesta (11) muodostunutta kokonaisuutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuitujen (1, 2a, 2b, 2c) täydelliseksi kuplatto-maksi kostuttamiseksi sidosaineella (11) saatetaan alueella 10 Hz...2 kHz olevia mekaanisia värähtelyjä vaikuttamaan yhdessä suunnassa kohtisuoraan kuitujen (1, 2a, 2b, 2c) pintaa vastaan tl 17 69593 käyttäen ilma-tai kaasupulsseja, sekä kyllästyslaitteiden (4, 4a, 4b, 4c) rulliin (3, 3a, 3b, 3c), rulliin tai litistys-laitteisiin, ohjausrulliin ja/tai ohjauspultteihin (5, 5a, 5b, 5c) ja/tai profilointilaitteiden (12) täryäviin rulliin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuitujen (1, 2a, 2b, 2c) ja/tai sidos-aineen (11) siirto tapahtuu joustavia, valoa läpäiseviä sidon-takalvoja (15) hyväksi käyttäen, ja/tai että tuotteen muotoilu suoritetaan näiden joustavien sidontakalvojen (15) avulla, jolloin sidosaineen kovettuminen eli kiinnitys tapahtuu näiden sopivasti polyamidista valmistettujen kalvojen (15) läpisätei-lyn aikana.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1...3 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että valmistettavan tuotteen (19) pinnan tasoitus suoritetaan ainakin yhdellä mekaanisella tasoitus-täryttimellä (16), joka valmistuksen aikana vielä kovettumat-tomaan tuotteeseen (19) kehittää värähtelysykäyksiä, joiden taajuus on 50 Hz ... 200 kHz ja amplitudi 0,1...1 mm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1...4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuitujen (1, 2a, 2b, 2c) veto-jännitysten säätöä sekä kuitujen (1, 2a, 2b, 2c) täydellistä kostutusta varten värähtelyn siirto vielä kuiviin lujitus-kuituihin ainakin yhden kyllästyslaitteeseen (4a, 4b, 4c) kuljetetun sellaisen kuitulajin (2a, 2b, 2c) osalta, joka kuitulaji (2a, 2b, 2c) laadultaan poikkeaa patenttivaatimuksen 1 kohdassa a) mainituista kuiduista (1), suoritetaan käyttäen hyväksi suoraa kosketusta mekaanisten täryttimien kanssa, esimerkiksi epäkeskeisiä kiertoliikeitä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1...5 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että pintaherkät lujituskuidut (1) sisältävät hiiltä tai asbestia. 18 6 95 9 3

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1...6 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sellainen kuitu (2a, 2b, 2c), joka laadultaan poikkeaa patenttivaatimuksen 1 a) kohdan mukaisesta kuiduista (1) , on lasikuitua.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1...7 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kovetuksessa eli kiinnityksessä käytettävät sähkömagneettiset aallot ovat aallonpituudeltaan näkyvän spektrin alueella.

9. Laite kuitulujitettujen tuotteiden (19) valmistamiseksi, joihin tuotteisiin sisältyy pintaherkkiä lujituskuituja (1) ja sidosainetta (11), joka on silloitettavaa synteettistä muovi-ainetta ja joka sisältää kovettimia ja/tai kiihdyttimiä ja/tai herkistimiä, tunnettu siitä, että pintaherkkiä luji-tuskuituja (1) varten tarkoitetun kyllästyslaitteen (4) rullat (3) ovat läpimitaltaan ainakin 50 mm tai sopivasti monta kertaa sitä, ja kyllästyslaitteen (4a, 4b, 4c) rullat (3a, 3b, 3c) sellaista ainakin yhtä toista kuitulajia (2a, 2b, 2c) varten, joka kuitulaji (2a, 2b, 2c) laadultaan poikkeaa edellä mainituista pintaherkistä kuiduista (1) , ovat läpimitaltaan vähemmän kuin 50 mm, esimerkiksi vain osa siitä, että se kulma, jossa pintaherkät lujituskuidut (1) kietoutuvat kyllästyslaitteen (4) rullien (3) ympäri ja/tai litistyslait-teessa ja/tai ohjauspulteissä (5) , on pienempi kuin vastaava kulma sellaista toista kuitulajia (2a, 2b, 2c) varten, joka kuitulaji (2a, 2b, 2c) poikkeaa edellä mainituista pinta-herkistä kuiduista (1), että syöttökulma kuitujen syöttämiseksi prosessikeskukseen (10) pintaherkkiä lujituskuituja (1) varten on 2...15°, että syöttökulma prosessikeskukseen (10) sitä toista kuitu-lajia (2a, 2b, 2c) varten, joka kuitulaji (2a, 2b, 2c) poikkeaa edellä mainitusta pintaherkästä kuitulajista (1), poikkeaa pintaherkän lujituskuitulaadun (1) syöttökulmasta ja on 0...2° tai 15...90°, II 19 69593 että varastosäiliöiden (7) ja kyllästyslaitteiden (4, 4a, 4b, 4c) väliin on järjestetty useita mekaanisia ja/tai pneumaattisia täryttimiä suoraa tai välillistä (kosketuksetonta) yhteyttä varten lujitusaineiden (1, 2a, 2b, 2c) kanssa, sekä että prosessikeskuksen (10) läheisyyteen eri kuitulajeille (1, 2a, 2b, 2c) on järjestetty vähintään yksi lämmitys-ja/tai säteilylaite (13) lämpö- ja/tai sähkömagneettisten aallonpituudeltaan sopivien aaltojen tuottamiseksi sopivalla annos-teholla.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että viimeisen kyllästyslaitteen (4c) ja viimeisen lämmitys- ja/tai säteilylaitteen (13) välillä on sidontalaite,jossa on varastokelat (14) valmistettavan tuotteen (19) ympäri sidottavaa kalvonauhaa (15) varten. 69593 20