JP2016526614A - Method for producing carbon fiber entanglement fleece, apparatus for producing carbon fiber entanglement fleece, method for producing fleece for three-dimensional member, and fiber fleece - Google Patents

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Abstract

本発明は、100mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリースを製造する方法であって、下記のステップ、すなわち、炭素繊維を供給するステップと、炭素繊維を開繊/コーミング及び空気動力学式に個別化するステップと、個別化された炭素繊維を空気動力学式に鎮静するステップと、鎮静されかつ個別化された炭素繊維を、鉛直に配置された空気塔(1)に導入し、このとき導入を空気塔(1)の上端部(12)において行うステップと、多数の個別の空気流を用いて空気渦流によって、空気塔(1)の内部において炭素繊維を無接触式に混合するステップと、空気塔(1)の下に配置された移動する型又は載置面(2)に、炭素繊維を空気動力学式に載置させるステップであって、このとき空気動力学式の載置が、型又は載置面(2)の下における吸込み作用によって行われるステップと、を有しており、このとき空気流の方向及び/又は強さを、変化させかつ/又は調節し、かつ空気流を、水平に配置された1つ又は複数の回転する空気ノズル(14)によって生ぜしめかつ変化させる。本発明はさらに、炭素繊維交絡フリースを製造する装置、三次元部材用のフリースを製造する方法及び繊維フリースに関する。The present invention is a method for producing a carbon fiber entanglement fleece from carbon fibers having a fiber length of up to 100 mm, comprising the following steps: supplying carbon fibers; opening / combing carbon fibers and air Steps of individualizing into kinetic formula, step of calming individualized carbon fiber into aerodynamic formula, and introducing sedated and individualized carbon fiber into vertically arranged air tower (1) At this time, the carbon fiber is brought into a contactless manner inside the air tower (1) by the step of introducing at the upper end (12) of the air tower (1) and the air vortex using a number of individual air flows. A step of mixing, and a step of placing carbon fibers in an aerodynamic manner on a moving mold or mounting surface (2) disposed under the air tower (1), wherein the aerodynamic formula The placement of Or a step carried out by suction action under the mounting surface (2), wherein the direction and / or strength of the air flow is changed and / or adjusted and the air flow is It is produced and varied by means of one or more rotating air nozzles (14) arranged horizontally. The present invention further relates to an apparatus for producing a carbon fiber entangled fleece, a method for producing a fleece for a three-dimensional member, and a fiber fleece.

Description

本発明は、100mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリース(Kohlenstofffaser-Wirrvlies)を製造する方法及び装置に関する。本発明はさらに、三次元部材用のフリースを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for producing a carbon fiber entanglement fleece (Kohlenstofffaser-Wirrvlies) from carbon fibers having a fiber length of up to 100 mm. The invention further relates to a method of manufacturing a fleece for a three-dimensional member.

制限された長さを有する繊維、無端繊維又は切断された繊維から成る形成物が、フリース又はフリース材料と呼ばれ、これらの繊維は、なんらかの形式で、フリースに、つまり繊維層、繊維パイルにまとめられ、適宜な形式で互いに結合されている。   Forms consisting of fibers with a limited length, endless fibers or cut fibers are called fleece or fleece materials, which in some form are put together in a fleece, ie a fiber layer, a fiber pile. And coupled together in any suitable form.

従来技術に基づいて、種々様々な構成におけるフリースを製造するための種々様々な装置が公知である。   Based on the prior art, a wide variety of devices are known for producing fleeces in a wide variety of configurations.

欧州特許第1774077号明細書に基づいて公知の、多層の織布を製造する方法は、エアレイ法を用いて製造された少なくとも1つのフリース層を有している。   A method for producing a multilayer woven fabric, known from EP 1774077, has at least one fleece layer produced using the airlaid method.

独国特許出願公開第102011079525号明細書に基づいて公知の、繊維強化されたプラスチック半製品を製造する方法では、製造のために炭素繊維が、カーディング装置を介して又は供給装置から直接、マトリックスに装入される。   In a method for producing a fiber-reinforced plastic semi-finished product known from DE-A-102011079525, the carbon fibers are produced for the production in a matrix directly via a carding device or directly from a supply device. Is charged.

独国特許出願公開第10114553号明細書に基づいて公知の、熱可塑性に変形可能な厚い、繊維強化された半製品を製造する方法では、強化繊維が、エアレイ又はカーディング法を用いて乾燥状態で互いに混合させられて無端のウェブに形成され、このとき得られたフリースはニードリングによって補強される。   In a method for producing a thermoplastic, deformable thick, fiber-reinforced semi-finished product known from DE 101 114 553, the reinforcing fibers are in a dry state using airlaid or carding methods. Are mixed with each other to form an endless web, and the resulting fleece is reinforced by needling.

独国特許出願公開第102004051334号明細書に基づいて公知の、三次元の構成部材を製造する方法では、この構成部材は、形状安定性の繊維構造体を有している。   In the method for producing a three-dimensional component known from DE 1020040513334, this component has a shape-stable fiber structure.

さらに米国特許出願第2013/0108831号明細書に基づいて公知の、ランダムに配置された繊維を備えた繊維フリースは、エアレイド法で製造される。   Furthermore, a fiber fleece with randomly arranged fibers known from US patent application 2013/010831 is manufactured by the airlaid method.

さらに独国特許出願公開第10052223号明細書に基づいて公知の、カーボン含有の多層でフレキシブルなラミネート紙は、エアレイド法で製造される。   Furthermore, a carbon-containing multilayer flexible laminate paper known from German Patent Application No. 10052223 is produced by the airlaid method.

WILEY-VCH Verlag GmbH (Print ISBN 978-3-527-31519-2)出版のH. Fuchs, W. Albrecht 著の「フリース材料」という刊行物(2012年、第2版、第158頁〜第171頁)から公知のフリース材料及びその製造方法では、このフリースを製造するための種々様々な装置が記載され、特にエアレイド法が記載されている。   Publication of "Fleece Material" by H. Fuchs, W. Albrecht published by WILEY-VCH Verlag GmbH (Print ISBN 978-3-527-31519-2) (2012, 2nd edition, pages 158-171) In the fleece material known from page) and the method for producing it, various devices for producing this fleece are described, in particular the airlaid method.

Truetzschler GmbH & Co. KG のS. Schlichter, B. Ruebenach 著のメリーランド繊維レポート、7〜8/2001(第567頁〜第570頁)という刊行物に基づいて、フレーク供給装置(Flockenspeicher)のための択一的な使用例が、さらに公知である。   For the flake feeder (Flockenspeicher), based on the publication 7-8 / 2001 (pages 567 to 570) by S. Schlichter, B. Ruebenach of Truetzschler GmbH & Co. KG Alternative examples of use are further known.

従来公知の炭素繊維製フリースにおける問題点は、フリースの内部における炭素繊維の分布に関する不均一性にある。製造されたフリースの内部に明らかに僅かしか炭素繊維が存在しない領域や肉厚部が形成されている。フリースにおける不均一性によって、フリースから製造された部材は、必要な安定性をその全構造にわたって有しておらず、ゆえに素早く、要求に耐えることができない。   A problem with conventionally known carbon fiber fleeces is the non-uniformity of carbon fiber distribution within the fleece. A region where the carbon fiber is clearly present and a thick portion are formed inside the manufactured fleece. Due to inhomogeneities in the fleece, parts made from the fleece do not have the necessary stability over their entire structure and therefore cannot quickly withstand the demands.

種々様々な出発繊維からフリースを製造するために良く知られているは、特に湿式レイ法(Wetlayverfahren)とエアレイ法(Airlayverfahren)である。湿式レイ法では、繊維は水槽内に置かれ、この水槽から取り出されてフリースに成形され、このフリースは一般的に、炭素繊維フリースを製造するのに使用される。エアレイ法は、空気及びニードル装置もしくはニードルを備えたローラを用いて、繊維をフリースに加工する方法であるが、この方法は炭素繊維に対して使用することができない。炭素繊維におけるエアレイ法の使用は、特に繊維における機械的な係合を惹起し、これによって最終的に高性能繊維を損傷することになる。   Well known for producing fleece from a wide variety of starting fibers are in particular the wet lay method (Wetlayverfahren) and the airlay method (Airlayverfahren). In the wet lay method, the fibers are placed in a water tank, removed from the water tank and formed into a fleece, which is typically used to produce a carbon fiber fleece. The air array method is a method of processing fibers into a fleece using air and a needle device or a roller equipped with a needle, but this method cannot be used for carbon fibers. The use of the airlay method in carbon fibers causes mechanical engagement, particularly in the fibers, which ultimately damages the high performance fibers.

本発明の課題は、フリースを製造する装置及び方法を改良して、加工される繊維を、製造中に丁寧に扱うことができ、かつ特に均質に、しかもフリースに対する場合によっては存在する規定に相応して、フリース型に載置することができる装置及び方法を提供することである。   The object of the present invention is to improve the apparatus and method for producing the fleece so that the fibers to be processed can be handled carefully during production and are in particular homogeneous and in accordance with the provisions that exist for the fleece. Then, it is providing the apparatus and method which can be mounted in a fleece type | mold.

これらの課題は、請求項1記載の方法、請求項7記載の装置、及び請求項13記載の別の方法並びに請求項15記載の繊維フリースによって解決される。   These problems are solved by the method according to claim 1, the device according to claim 7, the other method according to claim 13 and the fiber fleece according to claim 15.

100mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリースを製造する方法は、下記のステップ、すなわち、
I.炭素繊維を供給するステップと、
II.炭素繊維を開繊/コーミング及び空気動力学式に個別化するステップと、
III.個別化された炭素繊維を空気動力学式に鎮静するステップと、
IV.鎮静されかつ個別化された炭素繊維を、鉛直に配置された空気塔に導入し、このとき導入を空気塔の上端部において行うステップと、
V.多数の個別の空気流を用いて空気渦流によって、空気塔の内部において炭素繊維を無接触式に混合するステップと、
VI.空気塔の下に配置された移動する型又は載置面に、炭素繊維を空気動力学式に載置させるステップであって、このとき空気動力学式の載置が、型又は載置面の下における吸込み作用によって行われるステップと、を有している。
A method for producing a carbon fiber entanglement fleece from carbon fibers having a fiber length of up to 100 mm comprises the following steps:
I. Supplying carbon fiber;
II. Individualizing the carbon fiber into an opening / combing and aerodynamic formula;
III. Sedating the individualized carbon fiber into aerodynamic formula;
IV. Introducing sedated and individualized carbon fibers into a vertically arranged air tower, wherein the introduction is performed at the upper end of the air tower;
V. Non-contact mixing of carbon fibers inside the air tower by air vortex using a number of individual air streams;
VI. A step of placing the carbon fiber in an aerodynamic manner on a moving mold or placement surface disposed under the air tower, wherein the aerodynamic placement is performed on the mold or placement surface; And a step performed by the suction action below.

上に記載した方法によって、炭素繊維の無接触式の混合が行われ、かつ載置面もしくは型の上における炭素繊維の、材料に対して優しい鎮静された載置が行われ、このとき混合中には、炭素繊維を損傷するおそれのある機械的な係合はまったく行われない。   By the method described above, non-contact mixing of the carbon fibers is performed, and the carbon fiber is placed on the mounting surface or the mold so as to be gentle on the material, and the mixing is performed at this time. No mechanical engagement is possible that could damage the carbon fiber.

空気塔の内部において、空気動力学式のもしくは無接触式の混合の後で、繊維は重力によって促進されて下方に落下する。   Inside the air tower, after aerodynamic or contactless mixing, the fibers are driven down by gravity and fall down.

本発明に係るステップII、つまり炭素繊維を開繊/コーミング及び空気動力学式に個別化するステップは、空気動力学式の個別化方法もしくは個別化装置を用いても同様に実現することができ、このとき相応に空気ローラが開繊/コーミングを実現することができる。これとは択一的に市販のオープナを使用して、供給された炭素繊維束を解離、開繊もしくはコーミングし、これによって炭素繊維束を後続の方法のために準備することができる。従来のオープナはこのとき、互いに逆向きに回転する2つのニードルローラを有しており、これらのニードルローラは、炭素繊維の場合、好ましくはニードル先端に球形ヘッドを備えて形成される。   The step II according to the present invention, that is, the step of individualizing the carbon fiber into the opening / combing and aerodynamic formula, can be realized in the same way by using the aerodynamic personalization method or the individualization apparatus. At this time, the air roller can correspondingly realize opening / combing. Alternatively, a commercially available opener can be used to dissociate, open or comb the supplied carbon fiber bundle, thereby preparing the carbon fiber bundle for subsequent processing. The conventional opener at this time has two needle rollers that rotate in opposite directions. In the case of carbon fibers, these needle rollers are preferably formed with a spherical head at the tip of the needle.

炭素繊維の無接触式の混合は、鉛直に配置された空気塔の内部において、多数の個々の空気流を用いて空気渦流によって行われ(ステップV.)、このとき空気流は、その方向及び/又は強さを変化させられかつ/又は調節される。   Contactless mixing of the carbon fibers is effected by air vortices using a number of individual air streams inside a vertically arranged air tower (step V.), where the air streams are directed in the direction and The strength is changed and / or adjusted.

空気流はこのとき、多数の個別ノズルによって実現することができ、このとき、空気塔の内部においては、乱流である、特に方向付けられていない流れが、形成される。   The air flow can then be realized by a large number of individual nozzles, in which a turbulent, particularly undirected flow is formed inside the air tower.

特別な態様では、空気流は、水平に、特に1つ又は複数の平面に配置された、1つ又は複数の回転する空気ローラによって生ぜしめられる。これらの空気ローラはさらに、可変に調節することができる。空気ローラはこのとき、回転する圧力管として形成されていて、これらの圧力管の周囲には多数のノズルが表面に取り付けられている。相応の電動機によって駆動されて空気ローラは回転させられるので、該空気ローラに配置された、同様に異なった噴射角を有することができるノズルは、流出する空気を空間に分配する。これによって炭素繊維は空気塔の内部において混合する。   In a particular embodiment, the air flow is generated by one or more rotating air rollers arranged horizontally, in particular in one or more planes. These air rollers can also be variably adjusted. The air roller is then formed as rotating pressure tubes, and a number of nozzles are mounted on the surface around these pressure tubes. Since the air roller is rotated by being driven by a corresponding electric motor, the nozzles arranged on the air roller, which can likewise have different spray angles, distribute outflowing air into the space. As a result, the carbon fibers are mixed inside the air tower.

吸込み作用(ステップVI.)はその吸込み出力が変化させられかつ/又は調節され、これによってフリースの密度を相応に調節もしくは変化させることができる。密度変化の別の可能性としては、相応に設けられたコンベヤベルトもしくは落下ゾーンを通り過ぎる型の速度の調節が挙げられる。このとき速度が比較的高い場合には、密度は低下し、減じられた速度では、炭素繊維の密度が高くなる。   The suction action (step VI.) Is such that its suction power is changed and / or adjusted, so that the density of the fleece can be adjusted or changed accordingly. Another possibility for density changes is to adjust the speed of the mold past a correspondingly provided conveyor belt or drop zone. At this time, if the speed is relatively high, the density decreases, and at the reduced speed, the density of the carbon fiber increases.

型又は載置面は、空気塔の下側の出口もしくは落下ゾーンのところを通過案内され、このとき通過案内は直線的に又は三次元的に行われ、このとき型又は載置面の表面垂線は、空気塔の垂線に部分的に相当している。このことは、落下する炭素繊維が常に型の表面に垂直に衝突し、そこで相応に表面に堆積し、これによって、型の表面曲線もしくは表面形状に正確に相当するフリースが生ぜしめられることを意味する。二次元で生ぜしめられたフリースを後で三次元の表面に屈曲するという問題は、これによって完全に回避される。それというのは、ここでは、三次元のフリースが型において直に生ぜしめられるからである。そしてこのような三次元のフリースは、次いで相応にプラスチックによってさらに処理されて、炭素繊維プラスチックマトリックスに形成することができる。繊維が装入される間、繊維は特に好ましくは、熱融着繊維、例えばポリアミド繊維を有しており、このとき、炭素繊維と熱融着繊維とから成る繊維混合物は、型への載置直後に、エネルギ源もしくは熱源によって、型のさらなる移動時に繊維相互の位置の変化が阻止もしくは回避されるように硬化される。そのためにフリースの表面において熱融着繊維が溶融され、その結果フリースの表面に先行する外被が生ぜしめられる。しかしながらこのとき、繊維の構成はまったく変化されない。   The mold or the mounting surface is guided through an outlet or a falling zone below the air tower, and at this time, the passing guidance is performed linearly or three-dimensionally, at this time, the surface perpendicular to the mold or the mounting surface. Partially corresponds to the vertical of the air tower. This means that the falling carbon fibers always collide perpendicularly with the mold surface, where they accumulate accordingly, resulting in a fleece that exactly corresponds to the surface curve or surface shape of the mold. To do. The problem of subsequently bending the fleece produced in two dimensions to a three-dimensional surface is thereby completely avoided. This is because here, a three-dimensional fleece is generated directly in the mold. Such a three-dimensional fleece can then be further processed accordingly with plastic to form a carbon fiber plastic matrix. While the fibers are being charged, the fibers particularly preferably have heat-bonding fibers, for example polyamide fibers, in which the fiber mixture consisting of carbon fibers and heat-bonding fibers is placed on the mold. Immediately thereafter, the energy or heat source is cured so that changes in the position between the fibers are prevented or avoided during further movement of the mold. For this purpose, the heat-sealing fibers are melted on the surface of the fleece, and as a result, a jacket preceding the surface of the fleece is produced. However, at this time, the structure of the fiber is not changed at all.

炭素繊維は供給時に、横切断機を用いて切断される。特に、リサイクルプロセスからの炭素繊維がフリース製造のために使用され、このときこのような炭素繊維は、まず横切断機を用いて、予め確定された長さに切断され、その結果全体として、例えば60mmの最大長さの繊維だけが存在することになる。   The carbon fiber is cut using a horizontal cutting machine at the time of supply. In particular, carbon fibers from the recycling process are used for the production of fleece, where such carbon fibers are first cut into a predetermined length using a transverse cutter, so that, for example, as a whole, for example, Only fibers with a maximum length of 60 mm will be present.

炭素繊維は供給時に、熱融着繊維によって補足される。熱融着繊維は、炭素繊維と熱融着繊維とから成る混合物を型又は載置面に載置した後で、エネルギ入力によって溶融させる。   The carbon fibers are supplemented with heat-sealing fibers at the time of supply. The heat-sealable fiber is melted by energy input after placing a mixture of carbon fiber and heat-sealable fiber on a mold or a placement surface.

本発明に係る製造方法を実施する、100mmまでの繊維長さ、特に60mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリースを製造する装置は、
・炭素繊維用の供給装置及び必要な場合には熱融着繊維用の供給装置と、
・炭素繊維をコーミング、個別化、弛緩、解離及び/又は開繊する開繊・コーミング装置又は繊維オープナと、
・鉛直に配置されていて、上端部において炭素繊維が装入されかつ下端部において炭素繊維が排出される空気塔と、
・開繊・コーミング装置又は繊維オープナから空気塔に、開繊された炭素繊維を個別化して搬送する搬送兼個別化装置であって、
・管路系と、
・開繊・コーミング装置又は繊維オープナへの管路系の取付け領域と、
・空気塔に炭素繊維を搬送する、管路系の内部における搬送ベンチレータと、
・該搬送ベンチレータの下流側に配置されかつ孔付管として形成された鎮静管部分と、
・空気塔に炭素繊維を導入する導入部分と、
を有する搬送兼個別化装置と、
・空気塔の下端部に配置されかつ穿孔された載置面、特にコンベヤベルト又は、フリースの形の炭素繊維によって覆われる三次元の型と、
・型又は載置面の下に設けられた吸込み部と、
・炭素繊維を混合する、空気塔内に配置された空気動力学式の混合システムと、
を有している。
An apparatus for producing a carbon fiber entanglement fleece from a carbon fiber having a fiber length of up to 100 mm, particularly a fiber length of up to 60 mm, which carries out the production method according to the present invention,
A supply device for carbon fibers and, if necessary, a supply device for heat-sealing fibers;
A fiber opening / combing device or fiber opener for combing, individualizing, relaxing, dissociating and / or opening carbon fibers;
An air tower that is arranged vertically and in which carbon fibers are charged at the upper end and discharged at the lower end;
A conveying and individualizing device for individualizing and conveying the opened carbon fiber from the opening / combing device or fiber opener to the air tower,
・ Pipeline system,
・ Attachment area of the pipeline system to the fiber opening / combing device or fiber opener;
A transport ventilator inside the pipeline system that transports carbon fiber to the air tower;
A sedative tube portion disposed downstream of the transport ventilator and formed as a perforated tube;
An introduction part for introducing carbon fiber into the air tower;
A conveying and individualizing device having
A mounting surface arranged at the lower end of the air tower and perforated, in particular a three-dimensional mold covered by a conveyor belt or a fleece-shaped carbon fiber;
A suction part provided under the mold or the mounting surface;
An aerodynamic mixing system located in the air tower that mixes the carbon fibers;
have.

上に述べた装置を用いて、一方では、炭素繊維の、機械的な係合のない無接触式の混合が、落下ゾーンの領域において、つまり空気塔の内部において行われるように、既に述べた方法もしくは方法部分を実現することが可能である。   Using the apparatus described above, on the one hand, it has already been mentioned that the contactless mixing of carbon fibers without mechanical engagement takes place in the region of the drop zone, ie inside the air tower. It is possible to implement a method or method part.

空気動力学式の混合システムは、多数の空気流を発生させる多数の空気ノズルを有しており、このとき空気流はその方向及び/又は強さが可変及び/又は調節可能である。空気ノズルはそのために、円錐形に形成されていても真っ直ぐに形成されていてもよく、かつ特にその方向付けもしくは噴射方向に関して種々異なった配置形態を有することができる。さらにノズル間の噴射幅も可変である。特に好適な態様では、空気流が互いに交差することはないので、空気塔の内部における空気渦流もしくは空気流は、確かに繊維を極めて良好に混合させるが、下方への繊維の落下は妨げない。   An aerodynamic mixing system has a number of air nozzles that generate a number of air streams, the direction and / or strength of the air stream being variable and / or adjustable. For this purpose, the air nozzle can be conical or straight and can have different arrangements, in particular with regard to its orientation or injection direction. Further, the ejection width between the nozzles is variable. In a particularly preferred manner, the air vortex or air flow inside the air tower does indeed prevent the fibers from falling down, although the air vortex or air flow inside the air tower does indeed mix very well.

空気動力学式の混合システムに関しては、空気塔の内部において最適な渦流を発生させ、これにより繊維を最適に混合させ、かつ均一に、特に均一な密度で下方に向かって落下させるために、多数の可能な吹付け形態が存在する。繊維は空気動力学式の混合システムによって、種々異なった側から吹き付けられかつ渦動させられる。   For an aerodynamic mixing system, a number of in order to generate an optimal vortex inside the air tower, thereby allowing the fibers to mix optimally and drop downwards uniformly, especially with a uniform density There are possible spray forms. The fibers are blown and swirled from different sides by an aerodynamic mixing system.

載置面は穿孔されて形成されており、このとき載置面の下には吸込み装置が、例えば搬送ベンチレータが設けられており、この搬送ベンチレータは、落下する個別化された炭素繊維を、いわば載置面の上に吸い付ける。もちろん、繊維の吸付けは、落下ゾーンの下における確定された領域に対してだけ行われる。   The mounting surface is formed by perforation. At this time, a suction device, for example, a transport ventilator, is provided below the mounting surface, and the transport ventilator is made up of the individualized carbon fibers that fall. Suck onto the mounting surface. Of course, fiber suction is only performed on a defined area under the drop zone.

空気ノズルは、1つ又は複数の軸線を中心にして回転し、かつ/又は旋回し、かつ/又はそのノズル出口が異なった構成を有している。   The air nozzle rotates and / or pivots about one or more axes and / or has a different configuration at its nozzle outlet.

空気ノズルは、水平に配置された回転するローラに配置されている。空気ノズルは特に、回転するローラに配置されて、本発明によれば空気ローラを形成しており、これらの空気ローラは、空気塔の外側に配置されたモータ、特に電動機を用いて回転させられる。   The air nozzle is arranged on a rotating roller arranged horizontally. The air nozzles are arranged in particular on rotating rollers and form air rollers according to the invention, which are rotated by means of motors, in particular electric motors, arranged outside the air tower. .

空気ローラの特別な構成では、空気ノズルは単に上側領域に向かって噴射することができ、このような構成では例えば、回転するローラ、つまり中空管の内部に、ほぼ半円形に形成された金属薄板が配置されていて、これらの金属薄板が、空気ローラの回転時に、回転するローラに配置されたノズルへの空気流を阻止して、金属薄板が、配置されたノズルへの通流部を閉鎖するようになっている。このように構成することによって、生ぜしめられた空気流は単に、空気塔の上側部分に向かってしか流出しない。従って空気ローラの下においては、型もしくは載置面もしくはコンベヤベルトへの繊維の妨げられない落下が可能である。   In a special configuration of the air roller, the air nozzle can simply be sprayed towards the upper region, and in such a configuration, for example, a metal formed in a semi-circular shape inside a rotating roller, i.e. a hollow tube. Sheet metal is arranged, and these metal sheets prevent air flow to the nozzle arranged on the rotating roller when the air roller rotates, so that the metal sheet serves as a flow passage to the arranged nozzle. It is designed to close. By configuring in this way, the generated air flow only flows out towards the upper part of the air tower. Thus, under the air roller, unimpeded dropping of the fiber onto the mold or mounting surface or conveyor belt is possible.

空気ローラの別の特別な構成としては、空気ローラの完全な回転を挙げることができ、このとき空気ローラの完全な回転領域にわたってすべての方向に空気が噴射される。このような構成では、配置された多数のノズルに基づいて最適な渦流が生ぜしめられるにも拘わらず、空気は低い速度でノズルから流出することができる。   Another special configuration of the air roller can be a complete rotation of the air roller, in which air is injected in all directions over the complete rotation region of the air roller. In such a configuration, air can flow out of the nozzle at a low speed, despite the optimal vortex generated based on the large number of nozzles arranged.

取付け領域及び/又は管路領域は、炭素繊維の循環運動を生ぜしめる溝及び/又はガイドプレートを、内部領域に有している。オープナもしくは開繊・コーミング装置への管路系の取付け領域の適宜な配置形態によって、すなわち開繊・コーミング装置から管路系への開繊された繊維の横方向からの排出によって、空気渦流に基づいて繊維をより自由に、つまり空気中に浮遊させた搬送が行われる。これは特に、管内壁に設けられた溝によって実現される回転流によって行われる。   The attachment region and / or the conduit region have grooves and / or guide plates in the inner region that cause the carbon fiber to circulate. By appropriate arrangement of the attachment area of the pipeline system to the opener or the fiber opening / combing device, that is, by discharging the opened fibers from the lateral direction from the fiber opening / combing device to the pipeline system, Based on this, the fibers are transported more freely, that is, suspended in the air. This is done in particular by a rotating flow realized by grooves provided in the inner wall of the tube.

搬送ベンチレータの後ろ、つまり下流側にさらに配置されている鎮静管部分において、繊維は鎮静されるので、繊維の運動エネルギは大幅に減じられる。鎮静管部分は、被覆された孔付管として形成されていて、導入部分において開口しており、この導入部分は、例えば横断面円形の搬送管から、空気塔内部における方形の開口に広がっていて、鎮静された繊維を空気塔内に導入する。   Since the fibers are sedated behind the conveying ventilator, that is, further on the downstream side of the sedating tube, the kinetic energy of the fibers is greatly reduced. The sedation tube portion is formed as a covered tube with a hole, and is open at the introduction portion. The introduction portion extends from a conveyance tube having a circular cross section, for example, to a square opening inside the air tower. The sedated fiber is introduced into the air tower.

空気塔の内部において、相応の空気動力学式の混合が行われるので、繊維は空気塔の下側部分において自由に下方に向かって落下することができる。   Due to the corresponding aerodynamic mixing inside the air tower, the fibers can freely fall downward in the lower part of the air tower.

空気塔の内部には、下側部分に配置された空気ローラユニットが設けられていてよく、このときそのために2つ以上の空気ローラが、互いに平行に配置されている。特別な態様では、5つの空気ローラが互いに並んで配置される。   An air roller unit arranged in the lower part may be provided inside the air tower, and for this purpose, two or more air rollers are arranged in parallel to each other. In a special embodiment, five air rollers are arranged side by side.

別の態様では、空気塔の下側部分の近傍に位置知る第1の空気ローラユニットの上において、別の平面に、第2及び/又は第3の空気ローラユニットが設けられていてよく、このときそれぞれ少なくとも1つ又は複数の空気ローラが設けられ、もしくは互いに平行に配置されている。前段は、繊維の予備混合のために働く。   In another aspect, a second and / or third air roller unit may be provided in a separate plane above the first air roller unit located near the lower portion of the air tower, Sometimes at least one or more air rollers are provided or arranged parallel to each other. The former stage serves for premixing of the fibers.

さらに、ガイドプレートを空気塔の内部に配置することができ、これらのガイドプレートによって、繊維はまず特定領域に集中させられ、次いで繊維は、配置された空気ローラによってより良好に分配される。   Furthermore, guide plates can be arranged inside the air tower, by means of which these fibers are first concentrated in a specific area and then the fibers are better distributed by the arranged air rollers.

さらに別の態様では、等しいもしくは好ましくは異なった構成の噴射特性をもつ、回転する又は定置に配置されたノズルが、空気塔の内壁に配置されていてよく、このように構成されていると、機械式の作用なしに混合をさらに最適化することができる。   In yet another aspect, rotating or stationary nozzles with equal or preferably differently configured jetting characteristics may be arranged on the inner wall of the air tower, and when configured in this way, Mixing can be further optimized without mechanical action.

空気塔の下において型を移動させるために、ロボットアーム装置が設けられており、このときロボットアーム装置は、空気塔の下における型の三次元の運動を可能にする。   In order to move the mold under the air tower, a robot arm device is provided, which allows the three-dimensional movement of the mold under the air tower.

熱源は、空気塔の下端部に配置されており、これによって熱融着繊維を型又は載置面への載置後に加熱することができる。そしてこれによりフリースの表面を硬化させることができる。このような熱源は例えば、赤外線放射器やマイクロ波放射器であってよい。   The heat source is arrange | positioned at the lower end part of the air tower, and can heat a heat-fusion fiber after mounting to a type | mold or a mounting surface by this. Thus, the surface of the fleece can be cured. Such a heat source may be, for example, an infrared radiator or a microwave radiator.

別の態様では、炭素繊維と熱融着繊維とを互いに別個に載置面上にもたらすことができ、このときまず、炭素繊維が、コンベヤベルトの搬送方向において次いで熱融着繊維が硬化させられる。このときまた、熱融着繊維を汎用のニードルローラを用いて空気塔内において均質化して、載置面の表面上に落下させることも可能である。   In another aspect, the carbon fiber and the heat-sealable fiber can be provided on the mounting surface separately from each other, where the carbon fiber is first cured in the conveyor belt transport direction and then the heat-sealable fiber is cured. . At this time, it is also possible to homogenize the heat-fusible fiber in the air tower using a general-purpose needle roller and drop it on the surface of the mounting surface.

本発明に係る別の特別な構成は、三次元部材用のフリースを製造する方法であって、当該方法は、製造される三次元部材の型を、繊維排出部のところを、特に本発明に係る装置を用いて、通過案内し、このとき繊維が、型の衝突箇所における繊維排出部から、面垂線の方向にもたらされるようにする、という方法ステップを有している。このような方法では、次のことが保証される。すなわち本願発明に係る方法では、落下する繊維が型の表面においてフリースを形成し、このフリースは、形状付与に相応して型に正確に追従し、例えば、通常二次元に製造されたフリースを湾曲した型に載せたときに生じるような曲折、屈曲又はこれに類した形状変化によって発生する、繊維の応力が発生しない。通常、三次元に形成された相応の型が、二次元に製造されたフリースによって覆われ、次いでプラスチックを用いて処理されて繊維プラスチックマトリックスが形成される。このような部材は、例えば自動車のフロア又は、飛行機における荷物室のフラップであってよく、なお、このような具体例は単なる例に過ぎない。繊維は載置されてフリースに形成される間に、型に正確に適合することができるので、このようにして、ほぼ応力のない部材が製造される。   Another special configuration according to the present invention is a method of manufacturing a fleece for a three-dimensional member, wherein the method relates to the mold of the three-dimensional member to be manufactured, in particular at the fiber outlet. With such a device, it has a method step of guiding the passage, in which the fibers are brought in the direction of the surface normal from the fiber discharge at the point of impact of the mold. Such a method ensures that: That is, in the method according to the present invention, the falling fiber forms a fleece on the surface of the mold, and this fleece accurately follows the mold in accordance with the shape imparting, for example, bending the fleece normally manufactured in two dimensions. The fiber stress generated by bending, bending or similar shape change that occurs when placed on the mold is not generated. Usually, the corresponding mold formed in three dimensions is covered by a two-dimensional manufactured fleece and then treated with plastic to form a fiber plastic matrix. Such a member may be, for example, a car floor or a luggage compartment flap on an airplane, and such an example is merely an example. In this way, a substantially stress free member is produced, as the fiber can be accurately fitted to the mold while it is placed and formed into a fleece.

型の運動速度及び/又は型の下における吸込み作用は、変化させられる。これによってフリースの密度が調節可能である。比較的高い吸込み作用では、落下ゾーンにおける繊維の材料流が増大するので、フリースの密度は高くなる。比較的速い型の移動時には、単位時間当たり比較的僅かな繊維しか型の上に落下し得ないので、密度は局部的に減じられる。   The speed of movement of the mold and / or the suction effect under the mold is varied. This allows the density of the fleece to be adjusted. The relatively high suction action increases the density of the fleece because the fiber material flow in the drop zone increases. When moving a relatively fast mold, the density is locally reduced because relatively few fibers per unit time can fall on the mold.

同様に、繊維を型の確定された箇所に固着させるために、落下ゾーンの下における型の通過中に、単に型の特殊な部分だけを吸い込むことも可能である。さらに、フリースの点状部分に比較的高い密度の炭素繊維を設けるために、型の個々の幾つかの部分を強く吸い込むことも可能である。   Similarly, it is possible to inhale only a special part of the mold during the passage of the mold under the drop zone in order to fix the fibers at a defined location of the mold. Furthermore, it is also possible to inhale several individual parts of the mold in order to provide relatively high density carbon fibers in the fleece spot.

本発明の最も重要な観点をまとめると、下記の通りである:
・落下ゾーンの内部における繊維の丁寧な取扱い及び同時に達成される均質な混合、
・繊維切れの回避、
・均質な等方性の交絡フリースの製造。
The most important aspects of the present invention are summarized as follows:
The careful handling of the fibers inside the fall zone and the homogeneous mixing achieved simultaneously;
・ Avoiding fiber breakage,
・ Manufacture of homogeneous isotropic entanglement fleeces.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳説する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

二次元のフリースを製造する本発明に係る装置の第1の実施の形態を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a first embodiment of an apparatus according to the present invention for producing a two-dimensional fleece. 二次元のフリースを製造する本発明に係る装置の第2の実施の形態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the apparatus according to the invention for producing a two-dimensional fleece. 空気塔の1つの実施の形態を詳細に示す側面図である。It is a side view which shows one embodiment of an air tower in detail. 図3に示した実施の形態による空気塔を示す正面図である。It is a front view which shows the air tower by embodiment shown in FIG. 図3及び図4に示した実施の形態による空気塔を示す平面図である。It is a top view which shows the air tower by embodiment shown in FIG.3 and FIG.4. 二次元のフリースを製造する本発明に係る装置の第3の実施の形態を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a third embodiment of an apparatus according to the present invention for producing a two-dimensional fleece. 三次元のフリースを製造する本発明に係る装置の1つの実施の形態を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of an apparatus according to the present invention for producing a three-dimensional fleece.

図1には、二次元のフリース5を製造する本発明に係る装置の第1の実施の形態が、概略的に示されている。このときフリースは、表面に溶融された熱融着繊維51を有している。   FIG. 1 schematically shows a first embodiment of the device according to the invention for producing a two-dimensional fleece 5. At this time, the fleece has the heat-fusion fiber 51 melted on the surface.

装置は、下端部11と上端部12とを備えた空気塔1を有している。空気塔1の内部には、空気ノズルを備えた空気ローラ14が設けられており、これらの空気ローラ14は矢印Rの方向に回転する。空気ローラ14の回転は、空気塔1の外側に配置された電動機(図示せず)によって行われる。空気塔1の上端部において流入部43の領域には、流入部旋回ノズル式分配装置121が設けられており、この流入部旋回ノズル式分配装置121は、空気塔1へのより良好な流入及びより良好な案内のために役立つ。空気塔1の側壁には、塔旋回ノズル式分配装置122が設けられており、これらの塔旋回ノズル式分配装置122は、同様に圧縮空気によってより良好な繊維分配を生ぜしめる。旋回ノズル式分配装置121,122はこのとき自動式に旋回するように配置されている。   The apparatus has an air tower 1 with a lower end 11 and an upper end 12. An air roller 14 having an air nozzle is provided inside the air tower 1, and these air rollers 14 rotate in the direction of arrow R. The rotation of the air roller 14 is performed by an electric motor (not shown) arranged outside the air tower 1. In the upper end of the air tower 1, an inflow section swirl nozzle type distributor 121 is provided in the region of the inflow section 43, and this inflow section swirl nozzle type distributor 121 has better inflow to the air tower 1 and Useful for better guidance. On the side wall of the air tower 1, tower swirl nozzle distributors 122 are provided, which likewise produce better fiber distribution by means of compressed air. At this time, the swivel nozzle type distributors 121 and 122 are arranged so as to swivel automatically.

さらに空気塔1の下端部11には、熱源15が設けられており、この熱源15は、赤外線放射器、マイクロ波放射器又はこれに類したものとして形成されていてよい。   Furthermore, the heat source 15 is provided in the lower end part 11 of the air tower 1, and this heat source 15 may be formed as an infrared radiator, a microwave radiator, or the like.

主成分である個別化された繊維、つまり炭素繊維を落下(rieseln)させるのに役立つ空気塔1の下には、載置面2が載置コンベヤベルト21として形成されており、このとき載置コンベヤベルト21は穿孔された構成を有していて、空気を吸い込むため、もしくは穿孔されて形成された載置コンベヤベルト21上に繊維を吸い付けるための吸込み部を有している。   A mounting surface 2 is formed as a mounting conveyor belt 21 below the air tower 1 which serves to drop the individualized fibers, ie carbon fibers, which are the main components, at this time. The conveyor belt 21 has a perforated configuration and has a suction portion for sucking air or sucking fibers onto the loading conveyor belt 21 formed by perforation.

載置コンベヤベルト21に接続して、フリース搬出コンベヤベルト22が設けられている。   A fleece carry-out conveyor belt 22 is provided in connection with the placing conveyor belt 21.

装置はさらにオープナ3を有しており、このオープナ3は、ここでは逆向きに回転する2つのニードルローラを備えた従来のオープナとして示されている。オープナ3には、特にリサイクル・炭素短繊維から成る炭素繊維が、そのための貯蔵部31から供給される。炭素繊維はこのとき、搬送装置312によってオープナ3に搬送される。さらにこの搬送装置312に対して平行に、搬送装置322を介してオープナ3に搬送される、例えばポリアミド繊維である熱融着繊維のための貯蔵部32が設けられている。   The device further comprises an opener 3, which is shown here as a conventional opener with two needle rollers rotating in opposite directions. The opener 3 is supplied with a carbon fiber made of a recycled / short carbon fiber from the storage unit 31 therefor. At this time, the carbon fiber is conveyed to the opener 3 by the conveying device 312. Further, a storage unit 32 for heat-sealing fibers, for example, polyamide fibers, which are conveyed to the opener 3 via the conveying device 322 in parallel with the conveying device 312 are provided.

装置はさらに管路系4を有しており、この管路系4を用いて、開繊された繊維がオープナ3から空気塔1に搬送される。管路系4は、巻条溝付管(Wickelfalzrohr)として形成された搬送管の他に、搬送ベンチレータ41と、吸込み周壁を備えた孔付プレートとして形成された鎮静管部分42と、導入部分43とを有しており、このとき導入部分43は、円形管から、空気塔1の上端部12における多角形の導入領域への移行部を形成している。   The apparatus further includes a pipeline system 4, and the opened fiber is conveyed from the opener 3 to the air tower 1 using this pipeline system 4. In addition to the conveyance pipe formed as a winding grooved pipe (Wickelfalzrohr), the pipe line system 4 includes a conveyance ventilator 41, a sedation pipe portion 42 formed as a plate with a hole having a suction peripheral wall, and an introduction portion 43. In this case, the introduction portion 43 forms a transition portion from the circular tube to the polygonal introduction region in the upper end portion 12 of the air tower 1.

次に図面を参照しながら、フリース製造の過程を詳説する。   Next, the fleece manufacturing process will be described in detail with reference to the drawings.

まず、熱融着繊維と炭素繊維とが、搬送方向XTF,XCFに相応して、各貯蔵部31,32から搬送装置312,322を介してオープナ3に搬送される。オープナ3において、従来技術の形式で、逆向きに回転するニードルローラによって繊維が開繊される。特殊な構成では、ニードルローラは円形もしくは半円形のヘッド領域を有している。 First, the heat-sealing fiber and the carbon fiber are conveyed from the storage units 31 and 32 to the opener 3 via the conveying devices 312 and 322 in accordance with the conveying directions X TF and X CF. In the opener 3, the fiber is opened by a needle roller that rotates in the opposite direction in the form of the prior art. In a special configuration, the needle roller has a circular or semi-circular head region.

開繊の後で繊維は、手際よく管路系4内に側方から導入され、この際に繊維は搬送方向XOで(図平面内に)管路系4を通して、オープナ3に対して平行に循環させられながら搬送され、これによって個別化されたもしくは開繊された繊維を、自由にさらに移動させることができる。 After opening, the fibers are neatly introduced laterally into the pipeline system 4, where the fibers are parallel to the opener 3 through the pipeline system 4 in the transport direction X O (in the drawing plane). The fibers which are conveyed while being circulated in the air and thereby individualized or opened can be further moved freely.

管路システム4の内部における循環成分を有する繊維の、搬送方向XFにおける搬送のために、搬送ベンチレータ41が設けられている。 Of fibers having a circular component in the interior of the conduit system 4, for conveying in a conveying direction X F, the transport ventilator 41 is provided.

繊維を鎮静させるために、さらに鎮静管部分42が設けられており、このとき空気は孔付プレート管の孔を通って流出する。このとき空気はまた、孔付プレート管を取り囲む別の閉鎖された管エレメントを介して補足的に吸い込まれてもよい。   In order to calm the fibers, a sedative tube portion 42 is further provided, at which time air flows out through the holes in the perforated plate tube. At this time, the air may also be sucked in supplementarily via another closed tube element surrounding the perforated plate tube.

繊維の鎮静後に、繊維は導入部分43を介して空気塔1内に装入される。   After the fibers have been sedated, the fibers are introduced into the air tower 1 via the introduction part 43.

空気塔1の内部において繊維は、重力と載置コンベヤベルト21の下における吸込み作用とによって、下方に向かって落下する。このとき繊維はもっぱら無接触に、空気動力学的な空気混合系を用いて、つまり空気塔1の下側領域に配置された5つの空気ローラ14から成る装置を用いて混合される。   Inside the air tower 1, the fibers fall downward due to gravity and the suction action under the loading conveyor belt 21. At this time, the fibers are mixed in a contact-free manner using an aerodynamic air mixing system, that is, using a device comprising five air rollers 14 arranged in the lower region of the air tower 1.

繊維の空気動力学的な無接触の混合の後で、繊維は空気ローラ14を通り抜けてから載置コンベヤベルト21上に落下し、この落下動作は、載置コンベヤベルト21の下における相応な吸込み作用によって強化される。   After the aerodynamic contactless mixing of the fibers, the fibers pass through the air roller 14 and then fall onto the loading conveyor belt 21, and this dropping action causes a corresponding suction under the loading conveyor belt 21. Strengthened by action.

載置コンベヤベルト21は連続的に移動し続けるので、これによってまずフリース5が生ぜしめられる。炭素繊維と熱融着繊維とを有し、ここでは均質に混合されたフリース5は、熱源15のところを通過し、そこでフリースは表面を熱融着繊維51の溶融によって硬化される。   Since the placing conveyor belt 21 continues to move, the fleece 5 is first generated. The fleece 5 having carbon fibers and heat-bonding fibers, here homogeneously mixed, passes through a heat source 15 where the fleece is hardened by melting of the heat-bonding fibers 51.

次いで、フリース搬出コンベヤベルト22へのフリース51の引渡しが行われる。   Next, the fleece 51 is delivered to the fleece carry-out conveyor belt 22.

以下において、同じ部材に対しては同じ符号を使用し、これらの部材の機能については、既に述べた実施の形態を参照することとする。   In the following, the same reference numerals are used for the same members, and the functions of these members are referred to the embodiments described above.

図2には、もっぱら炭素繊維から成る二次元のフリース5を製造する本発明に係る装置の第2の実施の形態が概略的に示されている。   FIG. 2 schematically shows a second embodiment of the device according to the invention for producing a two-dimensional fleece 5 consisting exclusively of carbon fibres.

本実施の形態では、もっぱら炭素繊維だけがオープナ3に供給され、相応に空気塔1に導入される。   In the present embodiment, only carbon fibers are supplied to the opener 3 and introduced into the air tower 1 accordingly.

空気塔1は本実施の形態では、2つの平面に位置する空気ローラ14,16を有しており、これらの空気ローラ14,16もしくは2つの平面はそれぞれ、空気塔1内に水平に配置されている。上側の空気ローラ平面16は、まず、空気塔1内において鎮静された繊維を予備混合し、そしてこれにより繊維を既に比較的均質にして下側の空気ローラ装置14に供給する。   In the present embodiment, the air tower 1 has air rollers 14 and 16 positioned in two planes, and these air rollers 14 and 16 or the two planes are respectively disposed horizontally in the air tower 1. ing. The upper air roller plane 16 first premixes the fibers that have been sedated in the air tower 1, so that the fibers are already relatively homogeneous and fed to the lower air roller device 14.

本出願のすべての実施の形態に該当する重要なことは、空気ローラ14,16,19もしくは空気ノズル121,122を用いて空気塔1の内部において炭素繊維が無接触式に取り扱われることである。図面においては、空気ローラ14,16,19については、常に回転する空気ローラ自体と、流出する空気流とが示されており、これらの空気流は、回転する空気ローラに配置されたノズルから流出する。   The important thing applicable to all the embodiments of the present application is that the carbon fibers are handled in a non-contact manner inside the air tower 1 using the air rollers 14, 16, 19 or the air nozzles 121, 122. . In the drawing, the air rollers 14, 16, 19 are shown as rotating air rollers themselves and outflowing air flows, and these airflows flow out from nozzles arranged on the rotating air rollers. To do.

載置コンベヤベルト21上への炭素繊維の落下後に、吸込み作用に促進されて、生ぜしめられた均質なフリース5は、搬送方向XVに移動させられ、フリース搬出コンベヤベルト22に引き渡される。 After dropping of the carbon fibers to the loading conveyor belt 21 above, is promoted to the suction action, the homogeneous fleece 5 which is caused, is moved in the conveying direction X V, it is delivered to the fleece out conveyor belt 22.

図3には、空気塔1の1つの実施の形態が側面図で詳細に示されている。   In FIG. 3, one embodiment of the air tower 1 is shown in detail in a side view.

空気塔1は、新たに、2つの平面に位置する空気ローラ14,16を有しており、このとき本実施の形態では、それぞれ3つの水平に配置された空気ローラが互いに並んで配置されており、これらの空気ローラ14,16の作用は、空気塔1の縁部における空気ガイドプレート17によって追加的に促進され、これによって炭素繊維の落下がより集中的に行われる。   The air tower 1 newly has air rollers 14 and 16 positioned in two planes. At this time, in this embodiment, three horizontally arranged air rollers are arranged side by side. The action of these air rollers 14 and 16 is additionally facilitated by the air guide plate 17 at the edge of the air tower 1, thereby causing the carbon fibers to fall more intensively.

図4には、図3に相当する実施の形態による空気塔1の詳細が、略示された正面図によって示されている。   FIG. 4 shows the details of the air tower 1 according to the embodiment corresponding to FIG. 3 in a schematic front view.

図4においては、空気ローラ14,16における異なった構成のノズルを認識することができる。空気ローラ14,16におけるノズルは、単に例として上側近傍に配置されているが、しかしながらノズルは、好適な実施の形態では空気ローラ14,16の表面の全周にわたって位置しており、これによって空気塔1全体における混合を行うことができる。   In FIG. 4, differently configured nozzles in the air rollers 14 and 16 can be recognized. The nozzles in the air rollers 14 and 16 are simply located near the upper side as an example, however, in the preferred embodiment, the nozzles are located all around the surface of the air rollers 14 and 16 so that the air Mixing in the entire column 1 can be performed.

図5には、図3及び図4に示した実施の形態による空気塔1の図が、上から見た平面図で略示されている。   FIG. 5 schematically shows a view of the air tower 1 according to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 in a plan view seen from above.

図6には、二次元のフリース5を製造する本発明に係る装置の第3の実施の形態が、概略的に示されている。   FIG. 6 schematically shows a third embodiment of the device according to the invention for producing a two-dimensional fleece 5.

本実施の形態では、炭素繊維は、本発明に係る装置を用いて、図2におけると同様に、載置コンベヤベルト21上に落下させられる。このとき空気塔1の内部における混合は、空気ローラ14もしくは相応に配置されたノズルを用いて行われる。   In the present embodiment, the carbon fiber is dropped onto the loading conveyor belt 21 as in FIG. 2 using the apparatus according to the present invention. At this time, the mixing inside the air tower 1 is carried out using the air roller 14 or a nozzle arranged accordingly.

熱融着繊維は、炭素繊維の載置に続けて、別体の空気塔を介して供給され、このときこの空気塔には熱融着繊維が、従来技術において公知のニードルローラを介して均質化されかつ混合される。   The heat-sealing fiber is supplied via a separate air tower following the placement of the carbon fiber. At this time, the heat-sealing fiber is supplied to the air tower through a needle roller known in the prior art. And mixed.

次いで、被覆された繊維、つまり下側領域の炭素繊維とその上の熱融着繊維は、熱源15に供給され、この熱源15は熱融着繊維を溶融し、その結果炭素フリース5は、溶融された熱融着繊維51から成るほぼ固定の表面を備えて形成される。   The coated fibers, i.e., the lower region carbon fibers and the heat fusion fibers thereon, are then fed to a heat source 15 which melts the heat fusion fibers so that the carbon fleece 5 is melted. It is formed with a substantially fixed surface made of the heat-sealing fiber 51 thus formed.

図7には、三次元のフリースを製造する本発明に係る装置の1つの実施の形態が概略的に示されている。   FIG. 7 schematically shows one embodiment of an apparatus according to the invention for producing a three-dimensional fleece.

本実施の形態では、再び、図1に示した実施の形態が全体的に受け入れられ、このとき炭素繊維及び熱融着繊維は一緒に空気塔1において均質化されて混合されて載置面2上に落下させられる。   In this embodiment, the embodiment shown in FIG. 1 is accepted as a whole. At this time, the carbon fiber and the heat-sealing fiber are homogenized and mixed together in the air tower 1 to be placed on the mounting surface 2. Dropped on top.

空気塔1の内部には本実施の形態では、それぞれ異なった構成を有する3つの空気ローラ平面14,16,19が設けられている。これらの空気ローラ平面14,16,19ではそれぞれ、繊維の改善された個別化及び混合が行われ、次いで個別化及び混合された繊維は、最終的に、該繊維によって覆われる三次元の型23の上に落下する。   In this embodiment, three air roller planes 14, 16, and 19 having different configurations are provided inside the air tower 1. Each of these air roller planes 14, 16, 19 provides improved individualization and mixing of the fibers, and the individualized and mixed fibers are finally covered by the three-dimensional mold 23 covered by the fibers. Fall on the top.

覆われる三次元の型23は、多軸ロボットアーム24に配置されているので、型は、一方の側のところで始まって、空気塔1の落下ゾーンのそばを通過案内される。このとき型23は、例えば相応のソフトウェアプログラミング可能な制御装置によって制御されるロボットアーム24を用いて、通過案内されて、落下する繊維は、三次元の型23のそれぞれの箇所の上に落下する。   Since the three-dimensional mold 23 to be covered is arranged on the multi-axis robot arm 24, the mold starts on one side and is guided by the drop zone of the air tower 1. At this time, the mold 23 is guided by passage using, for example, a robot arm 24 controlled by a corresponding software-programmable control device, and the falling fibers fall on the respective portions of the three-dimensional mold 23. .

落下する繊維が、ロボットアーム24を用いた型23のさらなる運動時にさらに滑ったり又は落下したりすることを阻止するために、熱源15を用いて熱融着繊維の表面が溶融され、これによってフリース51が三次元の型23において得られる。   In order to prevent the falling fibers from slipping or dropping further during the further movement of the mold 23 using the robot arm 24, the heat source 15 is used to melt the surface of the heat-bonded fibers, thereby fleece. 51 is obtained in the three-dimensional mold 23.

製造されたすべてのフリース5,51は、相応のさらなる処理方法によって、さらに処理することができるので、例えば炭素繊維強化プラスチック部材が生ぜしめられる。   All the manufactured fleeces 5, 51 can be further processed by corresponding further processing methods, so that, for example, carbon fiber reinforced plastic parts are produced.

1 空気塔
11 下端部
12 上端部
121 流入部旋回ノズル式分配装置
122 塔旋回ノズル式分配装置
13 過圧流出部
14 空気ノズルを備えた空気ローラ/空気ノズル
15 熱源/赤外線放射器/マイクロ波放射器
16 空気ノズルを備えた空気ローラの第2の列
17 空気ガイドプレート
18 ニードルローラを備えた空気塔
19 空気ノズルを備えた空気ローラの第3の列
2 載置面
21 吸込み部を備えた載置コンベヤベルト
22 フリース搬出コンベヤベルト
23 被覆される型
24 ロボットアーム
3 オープナ
31 炭素繊維の貯蔵部/リサイクル・炭素短繊維
312 炭素繊維の搬送装置
32 熱融着繊維の貯蔵部/ポリアミド繊維
322 熱融着繊維の搬送装置
4 管路系
41 搬送ベンチレータ
42 鎮静管部分/孔付プレート
43 導入部分
5 フリース
51 表面に溶融された熱融着繊維を備えたフリース
R 空気ローラの回転方向
B 鎮静された繊維の搬送方向
CF 貯蔵部からオープナへの炭素繊維の搬送方向
TF 貯蔵部からオープナへの炭素繊維の搬送方向
O オープナの下流側における繊維の搬送方向(オープナに対して平行でかつ円運動)
F 繊維の搬送方向(円運動部分を有する)
V フリースが載置された載置コンベヤベルトの搬送方向
L 空気塔の内部における炭素繊維/熱融着繊維の主搬送方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air tower 11 Lower end part 12 Upper end part 121 Inflow part turning nozzle type distribution device 122 Tower turning nozzle type distribution apparatus 13 Overpressure outflow part 14 Air roller / air nozzle provided with air nozzle 15 Heat source / infrared radiator / microwave radiation Vessel 16 Second row of air rollers with air nozzles 17 Air guide plate 18 Air tower with needle rollers 19 Third row of air rollers with air nozzles 2 Placement surface 21 Mount with suction section Stationary conveyor belt 22 Fleece carry-out conveyor belt 23 Coated type 24 Robot arm 3 Opener 31 Carbon fiber storage / recycled / short carbon fiber 312 Carbon fiber transport device 32 Heat-bonded fiber storage / polyamide fiber 322 Thermal fusion Conveying device for attached fibers 4 Pipe line system 41 Conveying ventilator 42 Sedating pipe part / Plate with hole 3 introduction 5 conveying direction X TF storage of the carbon fibers from the transport direction X CF reservoir in the rotational direction X B sedated fiber fleece R air roller having a molten thermally fused fiber fleece 51 surface to the opener conveying direction of the fibers in the downstream side in the transport direction X O opener carbon fibers from part to opener (and parallel to the opener circular motion)
X F fiber transport direction (with circular motion part)
X Conveying direction of the conveyor belt on which the V fleece is placed X L Main conveying direction of carbon fiber / heat-bonded fiber inside the air tower

Claims (15)

100mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリースを製造する方法であって、下記のステップ、すなわち、
I.炭素繊維を供給するステップと、
II.前記炭素繊維を開繊/コーミング及び空気動力学式に個別化するステップと、
III.前記個別化された炭素繊維を空気動力学式に鎮静するステップと、
IV.鎮静されかつ個別化された前記炭素繊維を、鉛直に配置された空気塔(1)に導入し、このとき導入を前記空気塔(1)の上端部(12)において行うステップと、
V.多数の個別の空気流を用いて空気渦流によって、前記空気塔(1)の内部において前記炭素繊維を無接触式に混合するステップと、
VI.前記空気塔(1)の下に配置された移動する型又は載置面(2)に、前記炭素繊維を空気動力学式に載置させるステップであって、このとき空気動力学式の載置が、前記型又は前記載置面(2)の下における吸込み作用によって行われるステップと、を有しており、
このとき前記空気流の方向及び/又は強さを、変化させかつ/又は調節し、
かつ前記空気流を、水平に配置された1つ又は複数の回転する空気ノズル(14)によって生ぜしめかつ変化させる
ことを特徴とする、炭素繊維交絡フリースを製造する方法。
A method for producing a carbon fiber entanglement fleece from carbon fibers having a fiber length of up to 100 mm, comprising the following steps:
I. Supplying carbon fiber;
II. Individualizing the carbon fibers into opening / combing and aerodynamic formulas;
III. Sedating the individualized carbon fibers in an aerodynamic manner;
IV. Introducing the sedated and individualized carbon fibers into a vertically arranged air tower (1), wherein the introduction is performed at the upper end (12) of the air tower (1);
V. Non-contact mixing of the carbon fibers inside the air tower (1) by air vortex using a number of individual air streams;
VI. A step of placing the carbon fiber in an aerodynamic manner on a moving mold or placement surface (2) arranged under the air tower (1), wherein the aerodynamic placement is carried out at this time; Is performed by a suction action under the mold or the mounting surface (2) described above, and
At this time, the direction and / or strength of the air flow is changed and / or adjusted,
A method for producing a carbon fiber entangled fleece, characterized in that the air flow is generated and varied by means of one or more rotating air nozzles (14) arranged horizontally.
前記吸込み作用(ステップVI.)の吸込み出力を変化させかつ/又は調節する、請求項1記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法。   The method for producing a carbon fiber entangled fleece according to claim 1, wherein a suction output of the suction action (step VI) is changed and / or adjusted. 前記型又は前記載置面(2)を、前記空気塔(1)の下側の出口(11)のところを通過案内し、このとき通過案内を直線的に又は三次元的に行い、前記型又は前記載置面(2)の表面垂線を、前記空気塔(1)の垂線に部分的に相当させる、請求項1又は2記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法。   The mold or the mounting surface (2) is guided to pass through the lower outlet (11) of the air tower (1), and at this time, the passage guidance is performed linearly or three-dimensionally. Or the method of manufacturing the carbon fiber entanglement fleece of Claim 1 or 2 which makes the surface normal of the said mounting surface (2) correspond partially to the normal of the said air tower (1). 前記炭素繊維を供給時に、横切断機を用いて切断する、請求項1から3までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法。   The method for producing a carbon fiber entangled fleece according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon fiber is cut using a horizontal cutting machine at the time of supply. 前記炭素繊維を供給時に、熱融着繊維によって補充する、請求項1から4までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法。   The method for producing a carbon fiber entangled fleece according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon fiber is replenished with a heat-sealing fiber at the time of supply. 炭素繊維と熱融着繊維とから成る混合物を前記型又は前記載置面(2)上に載置した後で、前記熱融着繊維を、エネルギ入力によって溶融させる、請求項5記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法。   6. The carbon fiber according to claim 5, wherein after the mixture of carbon fiber and heat-bonding fiber is placed on the mold or the mounting surface (2), the heat-bonding fiber is melted by energy input. A method of manufacturing a confounding fleece. 請求項1から6までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法を実施する、100mmまでの繊維長さを有する炭素繊維から炭素繊維交絡フリースを製造する装置であって、
・炭素繊維用の供給装置及び必要な場合には熱融着繊維用の供給装置と、
・炭素繊維をコーミング、個別化、弛緩、解離及び/又は開繊する開繊・コーミング装置又は繊維オープナと、
・鉛直に配置されていて、上端部(12)において前記炭素繊維が装入されかつ下端部(11)において前記炭素繊維が排出される空気塔(1)と、
・前記開繊・コーミング装置又は前記繊維オープナから前記空気塔(1)に、開繊された炭素繊維を個別化して搬送する搬送兼個別化装置であって、
・管路系(4)と、
・前記開繊・コーミング装置又は前記繊維オープナへの前記管路系(4)の取付け領域と、
・前記空気塔(1)に前記炭素繊維を搬送する、前記管路系(4)の内部における搬送ベンチレータ(41)と、
・該搬送ベンチレータ(41)の下流側に配置されかつ孔付管として形成された鎮静管部分(42)と、
・前記空気塔(1)に前記炭素繊維を導入する導入部分(43)と、
を有する搬送兼個別化装置と、
・前記空気塔(1)の下端部(1)に配置されかつ穿孔された載置面(2)、特にコンベヤベルト又は、フリースの形の前記炭素繊維によって覆われる三次元の型と、
・前記型又は載置面(2)の下に設けられた吸込み部(21)と、
・前記炭素繊維を混合する、前記空気塔(1)内に配置された空気動力学式の混合システムと、
を有しており、
前記空気動力学式の混合システムは、多数の空気流を発生させる多数の空気ノズル(14)を有しており、このとき空気流はその方向及び/又は強さが可変及び/又は調節可能であることを特徴とする、炭素繊維交絡フリースを製造する装置。
An apparatus for producing a carbon fiber entangled fleece from carbon fibers having a fiber length of up to 100 mm, which implements the method of producing a carbon fiber entangled fleece according to any one of claims 1 to 6,
A supply device for carbon fibers and, if necessary, a supply device for heat-sealing fibers;
A fiber opening / combing device or fiber opener for combing, individualizing, relaxing, dissociating and / or opening carbon fibers;
An air tower (1) which is arranged vertically and into which the carbon fibers are charged at the upper end (12) and where the carbon fibers are discharged at the lower end (11);
A conveying and individualizing device for individually conveying the opened carbon fibers from the opening and combing device or the fiber opener to the air tower (1),
・ Pipeline system (4),
An attachment region of the pipeline system (4) to the opening and combing device or the fiber opener;
A transport ventilator (41) inside the conduit system (4) for transporting the carbon fiber to the air tower (1);
A sedative tube portion (42) disposed downstream of the transport ventilator (41) and formed as a perforated tube;
An introduction part (43) for introducing the carbon fiber into the air tower (1);
A conveying and individualizing device having
A mounting surface (2) arranged and perforated at the lower end (1) of the air tower (1), in particular a three-dimensional mold covered by the carbon fiber in the form of a conveyor belt or fleece;
A suction part (21) provided under the mold or mounting surface (2);
An aerodynamic mixing system arranged in the air tower (1) for mixing the carbon fibers;
Have
The aerodynamic mixing system has a number of air nozzles (14) that generate a number of air flows, the direction and / or strength of the air flow being variable and / or adjustable. An apparatus for producing a carbon fiber entangled fleece, characterized in that it is.
前記空気ノズル(14)は、1つ又は複数の軸線を中心にして回転し、かつ/又は旋回し、かつ/又はそのノズル出口が異なった構成を有している、請求項7記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置。   Carbon fiber according to claim 7, wherein the air nozzle (14) rotates and / or pivots about one or more axes and / or has a different configuration at its nozzle outlet. A device that produces confounding fleeces. 前記空気ノズル(14)は、水平に配置された回転するローラに配設されている、請求項7又は8記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置。   The apparatus for producing a carbon fiber entangled fleece according to claim 7 or 8, wherein the air nozzle (14) is arranged on a horizontally rotating roller. 前記取付け領域及び/又は管路領域は、前記炭素繊維の循環運動を生ぜしめる溝及び/又はガイドプレートを、内部領域に有している、請求項7から9までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置。   The carbon according to any one of claims 7 to 9, wherein the attachment region and / or the conduit region has a groove and / or a guide plate for causing a circulation movement of the carbon fiber in an inner region. Equipment for producing fiber entanglement fleece. 前記空気塔(1)の下において前記型を移動させるために、ロボットアーム装置が設けられており、該ロボットアーム装置は、前記空気塔(1)の下における前記型の三次元の運動を可能にする、請求項7から10までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置。   A robot arm device is provided for moving the mold under the air tower (1), and the robot arm device is capable of three-dimensional movement of the mold under the air tower (1). The apparatus which manufactures the carbon fiber entanglement fleece of any one of Claim 7-10. 熱源(15)が、前記空気塔(1)の下端部(11)に配置されており、これによって前記熱融着繊維を前記型又は前記載置面(2)への載置後に加熱することができる、請求項7から11までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置。   A heat source (15) is disposed at the lower end (11) of the air tower (1), whereby the heat-fusible fiber is heated after placement on the mold or the placement surface (2). The apparatus which manufactures the carbon fiber entanglement fleece of any one of Claim 7-11 which can do. 請求項7から12までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置を用いて、三次元部材用のフリースを製造する方法であって、
製造される三次元部材の型を、繊維排出部のところを通過案内し、このとき繊維が、前記型の衝突箇所における前記繊維排出部から、面垂線の方向にもたらされるようにする、三次元部材用のフリースを製造する方法。
A method for producing a fleece for a three-dimensional member using an apparatus for producing a carbon fiber entangled fleece according to any one of claims 7 to 12,
A three-dimensional member to be produced, which guides the mold of the three-dimensional member through the fiber outlet, so that the fibers are brought in the direction of the surface normal from the fiber outlet at the point of impact of the mold. A method of manufacturing a fleece for a member.
前記型の運動速度及び/又は前記型の下の吸込み作用を変化させる、請求項13記載の方法。   14. A method according to claim 13, wherein the speed of movement of the mold and / or the suction action under the mold is varied. 請求項1から6までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する方法によって製造された、請求項13又は14記載の三次元部材用のフリースを製造する方法によって製造された、及び/又は請求項7から12までのいずれか1項記載の炭素繊維交絡フリースを製造する装置によって製造された繊維フリース。   15. Manufactured by a method for producing a carbon fiber entangled fleece according to any one of claims 1 to 6, produced by a method for producing a fleece for a three-dimensional member according to claim 13 or 14, and / or Or the fiber fleece manufactured by the apparatus which manufactures the carbon fiber entanglement fleece of any one of Claim 7-12.
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