NO168841B - Fremgangsmaate for naaling av en matte av kontinuerlige glasstraader samt naaleplate for bruk ved fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for nål ing av en matte av kontinuerlige glasstråder, ment for anvendelse som armering i komposittmaterialer på harpiksbasis, av den typen der matten underkastet innvirkning av to sett rette nålet, der hver nål er utstyrt med et stort antall tagger.

Oppfinnelsen angår også en nåleplate for gjennomføring av denne fremgangsmåte.

Nåling av matter av kontinuerlige glasstråder tjener til å gi god kohesjon til matten ved sammenføyning av glasstrådene og å øke bindeegenskapene for den termoplastiske harpiks på matten ved å modifisere mattens overflatekarakter. De hakkede nåler som føres gjennom matten har en dobbeltvirkning: de kutter gjennom noen av de kontinuerlige tråder som danner matten og forskyver trådene som har en eller to frie ender. Denne forskyvning av trådene forårsaker at trådene inne i matten innfiltreres i hverandre og at det på overflaten av matten opptrer frie ender av kuttede tråder samt løkker av tråder. Det er funnet at efter nåling ved konvensjonelle prosesser vil de to hovedoverflater av matten ha forskjellig utseende hva angår densiteten av frie ender av kuttede tråder som henger ut fra overflaten samt densiteten av løkkene. Hovedoverflaten som tilsvarer frontoverflaten av matten hvorfra nålene går inn, har en lavere densitet av disse frie ender som heretter kalles "floss", og en større mengde løkker som heretter kalles "float".

Av kjent teknikk skal det særlig henvises til DE-B2-2 108 115 og GB-A1 399 104.

Det førstnevnte har til formål å bøte på feil som oppvises av vev som er nålet i henhold til kjent teknikk, oppnådd ved hjelp av en plate omfattende et antall rette nåler med samme diameter der hver er utstyrt med et stort antall tagger. De oppståtte feil ligger i irregulariteter i overflaten av produktet, oppstått på grunn av medrivning av et stort antall fibre som føres med av taggene på hver enkelt nål.

GB-A1 399 104 beskriver en innretning omfattende to serier nåler med forskjellige lengder, noe som tillater å perforere matten først med det ene sett og så med det andre, dokumentet tar imidlertid ikke sikte på bruk av nåler med forskjellige diametre og heller ikke anvendes nålene i en konfigurasjon på samme måte som ifølge foreliggende oppfinnelse.

I tillegg skal det henvises til NO-B 120 656 som angår en fremgangsmåte og en innretning for nåling som tillater å føye sammen sjikt av fiberfilt som vilkårlig er lagt på hverandre og der antallet fibre som overføres fra en filt til den neste økes ved at hver nål på to steder trenger gjennom sonen som skiller de to sjikt, noe som oppnås takket være krommere nåler eller ved hjelp av rette nåler som trenger gjennom de forskjellige sjikt som er krummet mekanisk.

DE-A-2 451 573 beskriver fremstilling av et fibrøst produkt ved nåling av en eller flere filter av uorganiske fibre, forbundet med minst en flour av organiske fibre. Nålingen bevirker å bringe de organiske fibre til gjennomtrengning gjennom samtlige fibersjikt, noe som gir fiberproduktet god kohesjon.

Nålingen ifølge dette dokument skjer ved hjelp av en klassisk apparatur.

Til slutt skal det henvises til US-PS 4 355 176 i henhold til hvilket et laminat som fremstilles fra to nålede matter av plasttråder, lagt mellom 3 sjikt av termoplastisk materiale, har bedre mekaniske egenskaper når mattene er anordnet slik at begge overflater som har det større antall floss vender mot det ytre av laminatet, figur 6 i US-PS 4 335, 176.

For å oppnå dette spesielle arrangement er det nødvendig ved fremstilling av laminat først å undersøke overflatene av mattene, og så plassere dem, som beskrevet i patentet. Dette er en mulig feilkilde som ikke umiddelbart vil vise seg på laminatet selv, men som vil gi sitt resultat i utstansede ferdige produkter. Videre er dette en tilfredsstillende løsning kun for laminater som fremstilles fra to matter.

En fremgangsmåte for nåling av matter av kontinuerlige glasstråder ment som forsterkninger i komposittmaterialer basert på termoplastiske harpikser, spesielt i laminater, er nu funnet, og den funne metode bøter på disse mangler. Det er denne metode som spesielt utgjør foreliggende oppfinnelses gjenstand. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er basert på kjent teknikk der matten underkastes gjentatt påvirkning av taggede nåler.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art og denne karakteriseres ved at den omfatter å underkaste matten den samtidige innvirkning av flere rekker av nåler med forskjellige diametere, anordnet alternerende for å gi matten en intern regulært heterogen struktur.

Diameteren det henvises til er den til nålenes aktive del, det vil si den del som går gjennom matten. Den aktive del av nålene kan ha et hvilket som helst tverrsnitt, for eksempel sirkulært eller polygonalt. Diameteren er diameteren av sirkelen som omhyller tverrsnittet av den aktive del av nålen.

Oppfinnelsen angår som antydet innledningsvis også en nåleplate for gjennomføring av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte og denne plate karakteriseres ved at den omfatter to serier av rekker av rette nåler med varierende diametere, utstyrt med tagger, der den ene serie har en diameter mellom 0,50 og 2,35 mm og den andre serie en diameter mellom 1,10 og 3,56 mm, idet de to serier av rekker av nåler er anordnet med alternerende rekker av nåler med større diameter og nåler med mindre diameter.

Nålene med den mindre diameter er fortrinnsvis lenger enn nålene med den større diameter. Matten av glasstråder blir derfor perforert av nålene med mindre diameter før per-foreringen av nålene med større diameter.

Den nålede matte av kontinuerlige glasstråder, oppnådd ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte, ble helt uventet funnet lett å kunne impregneres med en termoplastisk harpiks fra begge sider. Man kan forsøke å forklare denne evne for impregnering ved å anta at nålene med lengre diameter gir en momentan økning i densiteten i matten når de trenger inn i matten ved å dytte til side tråder de møter. Denne økede densitet muliggjør at de taggede nåler med mindre diameter som kommer inn i disse soner som er tettere når det gjelder antall tråder, og fører med tråder som tidligere er kuttet av nålene med større diameter for derved å gi floss. Nærværet av både rommene som dannes ved perforering av matten på grunn av nålene med større diameter og flosset som trekkes ut av nålene med mindre diameter, forbedrer gjennomtrengning av termoplastisk harpiks og den letthet med hvilken denne adherer til matten.

Oppfinnelsen vil forstås lettere ved hjelp av den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelsesform av en matte av kontinuerlige glasstråder som er nålet ved hjelp av en plate med to sett nåler, og den vedlagte figur som gir et delvis snitt av en plate av to sett nåler over matten under nålingen.

Matten 1 av kontinuerlige glasstråder er tildannet fra minst to kontinuerlige tråder fordelt på tvers på et transportbelte på kjent måte som ikke skal beskrives her. Hver tråd omfatter 50 filamenter med en diameter på 17 jjm. Vekten av den oppnådde matte er 450 g/m2 .

Nålemaskinen er en klassisk maskin som ikke er vist i figuren og omfatter en bom som beveges opp og ned ved hjelp av et kamsystem. Platen med nåler 2 er montert på bommen. Matten passerer mellom to perforerte plater, den øvre plate 3 og den nedre plate 4 som tjener som bærer eller ambolt. Nålene passerer gjennom hullene 5 i den øvre plate, går inn i matten og går gjennom matten inntil de når hullene 6 i den nedre plate 4.

Platen med nåler 2 har rekker av nåler 7 som alternerer med rekken av nåler 8 opp til tilsammen 50 rekker. Nålene 7 har legeme med diameter 2,35 mm og en lengde på 76,2 mm, mens nålene 8 har et legeme med diameter 1,83 mm og lengde 88,9 mm. Den aktive del av disse nåler er av triangulært tverrsnitt. Hver nål har 9 tagger jevnt fordelt over hele høyden av nålen, tre tagger på hver kant.

Rekken som er betegnet med nålene 7 er av dimensjon 13, mens nålene 8 har dimensjon 15.

Nål ingen av matten 1 ved hjelp av platen av nåler 2 ble gjennomført under følgende driftsbetingelser:

De nålede matter ifølge oppfinnelsen kan benyttes for forsterkning av tallrike termoplastiske harpikser slik som vinylharpikser eller akrylharpikser.

Et laminat kan fremstilles ved å benytte to nålede matter som beskrevet ovenfor mellom hvilke det er ekstrudert en termoplastisk harpiks og som i sin tur er plassert mellom to ark av termoplastisk materiale. Laminatet oppnås ved å legge trykk på det hele ved tilstrekkelig høy temperatur til å fremtvinge progressiv smelting av de termoplastiske ark. Apparaturen for fremstilling av et slikt laminat er for eksempel beskrevet i US-PS 4 277 531, se særlig figur 5.

Sammenligningsprøver ble gjennomført på to laminater fremstilt under de samme betingelser fra de samme matter med den samme harpiks og de samme termoplastiske ark, men i et laminat hadde de to matter sidene som var mer tett dekket med floss vendt mot det ytre i henhold til US-PS 4 335 176 og i det andre laminat hadde to matter en side mer dekket med floss vendt mot en side med mindre floss. De to laminater ble stanset ut under de samme betingelser og man fant ingen forskjell i oppførselen ved stansingen og heller ikke fant man noen forskjell i egenskapene til de ferdige produkter.

De nålede matter ifølge oppfinnelsen kombinert med ark av termoplastisk harpiks kan benyttes for å fremstille for-sterkede gjenstander med utmerkede mekaniske egenskaper, for eksempel som kjøretøydeler fremstilt ved utstansing.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for nåling av en matte av kontinuerlige glasstråder, ment for anvendelse som armering i komposittmaterialer på harpiksbasis, av den type der matten underkastes innvirkning av to sett rette nåler, der hver nål er utstyrt med et stort antall tagger, karakterisert ved at den omfatter å underkaste matten den samtidige innvirkning av flere rekker av nåler med forskjellige diametere, anordnet alternerende for å gi matten en intern regulært heterogen struktur.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å la nålene med forskjellige diametere trenge inn fra den samme side av matten idet spissene av nålene med mindre diameter traverserer flaten før spissene for nålene med større diameter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at trådene av glassfibre, når spissen av nålene med større diameter trenger inn i det indre av mattene, er trukket med gjennom matten av de første tagger på nålene med mindre diameter og så fanges opp av taggene på nålene med større diameter.

4. Nåleplate for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for nåling av en matte av kontinuerlige glasstråder, ment for anvendelse som armering i komposittmaterialer på harpiksbasis, av den type der matten underkastes innvirkning av to sett rette nåler, der hver nål er utstyrt med et stort antall tagger, karakterisert ved at den omfatter to serier av rekker av rette nåler med varierende diametere, utstyrt med tagger, der den ene serie har en diameter mellom 0,50 og 2,35 mm og den andre serie en diameter mellom 1,10 og 3,56 mm, idet de to serier av rekker av nåler er anordnet med alternerende rekker av nåler med større diameter og nåler med mindre diameter.

5. Nåleplate ifølge krav 4, karakterisert ved at nålene med mindre diameter (8) er lenger enn nålene med større diameter (7).

6. Nåleplate ifølge krav 5, karakterisert ved at nålerekkene med større diameter (7) er 13 nåler med en diameter på 2,35 mm og en lengde på 76,2 mm og at rekken av nåler med mindre diameter (8) er 15 nåler med diameter 1,83 mm og lengde 88,9 mm.