NO844609L - Fremgangsmaate ved fremstilling av gjenstander som omfatter fibre agglomerert med en syntetisk harpiks - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår sammensatte gjenstander som ut-gjøres av fibre eller filamenter som er agglomerert med en syntetisk harpiks. Eksempler på slike gjenstander er styreratt for kjøretøyer.

Slike styreratt er beskrevet f.eks. i franske patenter 1561120 og 7905080 og er av interesse for å gi føreren større sikkerhet i tilfelle av kollisjon. For styrerattet som omfatter den utførelsesform som er beskrevet i fransk patent 790508, er således armene som forbinder navet med omkretsen dannet av agglomererte fibre som er parallelle til hverandre og som absorberer kollisjonsenergien ved at de deformeres progressivt, slik at sår som eventuelt vil kunne påvirke føreren, blir sterkt redusert.

I styrerattet som er beskrevet i det sistnevnte patent, er imidlertid bindemidlet som impregnerer fibrene for at disse skal agglomerere, en harpiks av den varmtherdnende type, slik at fibrene må innarbeides i bindemidlet ved en polymerisasjonsbehandlingsprosess under trykk og ved høy temperatur beregnet å skulle herde harpiksen hvori fibrene først er blitt impregnert ved neddykking.

En slik prosess byr i praksis på en rekke ulemper:

- Den flytende harpiks flyter meget lett langs trådene med mindre de først impregnerte tråder lagres i et kaldt rom, hvilket er komplisert og kostbart. - På denne måte beskadiges materialet og maskiner og gjør vedlikeholdet vanskelig. - Harpiksen flyter inn i alle formskjøter og må fjernes fra formen, hvilket innebærer en meget kostbar rengjøring av delene. - Et stort antall former er nødvendige for denne prosess for at den skal kunne utnyttes for industriell masseproduksjon. - Det er nødvendig i hvert trinn å belegge formene med et slippmiddel for formen eller å plassere varmformede ark i formene. - Det er nødvendig omhyggelig å rense formene mellom hver formningsoperasjon for det store antall rester som be-finner seg i alle skjøteplan.

- De produserte deler er ujevne og med tvilsom geometri.

- Produksjonssyklusen er lang og kostbar.

- Polymerisasjonstiden begrenser produksjonskapasiteten.

- De nødvendige investeringer er meget store for å kunne opp-nå industrielle produksjonskapasiteter som er forenlige med bilindustriens krav.

Ved den foreliggende oppfinnelse overvinnes alle

disse ulemper.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av sammensatte gjenstander som omfatter fibre som er agglomerert med en syntetisk harpiks, anvendes en harpiks av den termoplastiske type, og denne harpiks blir først påført på de enkelte fibre, hvorefter disse fibre sammen-føyes til en bunt ved smelting i harpiksen, og bunten vikles opp i formen, mens det sammensatte materiale efterlates slik at det tiltagende avkjøles i formen, hvorefter den erholdte gjenstand fjernes. Påføringen av harpiksen på enkeltfibre kan utføres på flere forskjellige måter.

Ved den første måte blir kontinuerlige fibre først oppvarmet og derefter belagt med harpiksen f.eks. ved at de ledes inn i et fluidisert bad av harpikspulver, eller ved at de omhylles ved ekstrudering av smeltet harpiks, eller ved at harpikspulver blir elektrostatisk avsatt.

Ifølge denne utførelsesform kan fibrene sammenføyes direkte ved forhøyet temperatur i bunter og derefter vikles i formen, hvori de agglomereres til hverandre under av-kjøling.

Ifølge en annen utførelsesform belegges kontinuerlige fibré med harpiks ved lav temperatur, f.eks. ved at fibrene innføres i en oppløsning eller ved vandig påsprutning av harpiksen eller ved anvendelse av et klebemiddel. Når fibrene derefter oppvarmes, vil oppløsningsmidlet bli fjernet eller klebemidlet bli reaktivert før eller under sammenføyningen av fibrene.

Ifølge de to utførelsesformer er det, selv om produktet fås direkte straks formen er blitt avkjølt og kan anvendes i denne tilstand, mulig dersom det er ønsket med en forbedret sammenpressing av fibrene mot hverandre og på navet i tilfellet av et styreratt, å herde det tidligere erholdte nettverk i en saramenpresningsform ved forhøyet temperatur. Derved fås et sluttprodukt med meget presise dimensjoner

og uten noen deformasjon. Ved en slik metode er det mulig å herde metalliske innsatsstykker og plastinnsatsstykker i produktet dersom dette skulle være nødvendig, f.eks. for å forsterke armene i forhold til rattomkretsen eller for å innarbeide nødvendige deler for elektriske innretninger eller andre.

Som fibre kan naturlige eller syntetiske fibre, mineralfibre eller organiske fibre, som fibre av polyamider, polyethylen, polypropylen, polyacrylharpikser, eller fibre av bomull, bor, carbon, glass eller metall, som aluminium eller stål, eller også blandinger av fibre av forskjellig art anvendes. Det er også av interesse å anvende fibre som på den ene side omfatter et belegg med en første harpiks påført ved elektrostatisk avsetning av harpikspulver på fibrene, og som på den annen side har en omhyIling av en annen termoplastisk harpiks som kan være den samme eller forskjellig og som fås ved ekstrudering av denne, i henhold til fransk patent 8310632 av 28. juni 1983. Som termoplastisk harpiks kan polyamider, polyethylener, polypropylener, polystyrener eller slike modifiserte harpikser eller lignende harpikser anvendes.

Fordelen ved dsn foreliggende fremgangsmåte sammen-lignet med de kjente fremgangsmåter, og spesielt den fremgangsmåte som er beskrevet i fransk patent 7905080,er å muliggjøre en produksjon som bare krever en enkelt filament-viklingsform og eventuelt en sammenpresningsform for å opp-

nå en bedre overflatetilstand eller for at delen skal få en spesiell form. Dessuten kan begge former eventuelt være forbundet med hverandre og sammenpresningen fås ved stengning av formen. I tillegg vil delene komme ut fra formene uten grader, og det er ikke behov for å anvende et slippmiddel for formen, og de produserte deler er gode uten noen finishing-behandling.

I de nedenstående eksempler er utførelsen av den foreliggende fremgangsmåte beskrevet i forbindelse med fremstilling av styreratt for biler og under henvisning til den ledsagende tegning, i form av to utførelsesformer. De på tegningen viste to figurer gjengir skjematisk trinnrekke-følgen for den foreliggende fremgangsmåte.

Eksempel 1

På Fig. 1 er skjematisk vist spoler 1 hvorfra de enkelte fibre 2 vikles av for agglomerering for å utgjøre gjenstandens rammeverk. Disse fibre kan eventuelt forvarmes av en HT-spole 3, og de neddykkes derefter i et bad 4 som inneholder pulverformig harpiks som holdes i fluidisert tilstand ved hjelp av en luftblest 5. Partiklene hefter til fibrene 2 som føres gjennom harpiksvolumet 4, på grunn av elektrostatisk tiltrekning. Ved utløpet passerer fibrene gjennom en annen oppvarmingssone 5 hvori partiklene smelter under innvirkning av varme og danner et bindemiddel som agglomerer fibrene til en fleksibel, enhetlig bunt 6

som efter å ha passert gjennom en utligningstrekkeplate 7, plasseres i en form 9 ved hjelp av en robot 8, og i formen avkjøles fibrene mens de får den sluttelige form.

Ved praktiseringen av dette eksempel er fibrene 1 glassfibre som har betegnelsen "Roving R 28 of 320 tex".

De har en diameter av ca. 10 og passerer gjennom badet med en hastighet som eventuelt kan nå opp til 100 m/min. Harpiksen er av polyamidtypen, og oppspolingsenhetene 3 og 5 har en temperatur av 220°C.

Eksempel 2

Det fremgår av Fig. 2 at ifølge den annen utførelses-form av den foreliggende fremgangsmåte overføres bunten som forlater badet, til en ekstruder 10 som den forlater omhyllet med et belegg av termoplastisk harpiks som kan være den samme harpiks som i badet 4 eller en annen harpiks. Derfra blir den omhyllede tråd trukket av en innretning 11 gjennom en kjølesone 12 og til slutt lagret i en spole 13. Denne mellomlagring er nødvendig på grunn av den kjensgjern-ing at den behandlede tråd 4-10 kommer fra en forgarnsspole 1' og krysser hele systemet med en hastighet av ca. 1000 m/min. Derefter avrulles omhyllet tråd fra flere spoler 13a, 13b, 13c osv. og sammenføres til en bunt 14 og oppvarmes igjen i 15, slik at ved fornyet oppvarming vil harpikspar-tiklene som er dekket av omhyllingen, smelte og sammen med omhyIlingen dannet bindemidlet som agglomererer fibrene. Denne bunt legges ned og fordeles ved hjelp av et robothode 8' i formen 9' i hvilken den avkjøles mens den får sin endelige form, som i eksempel 1. Ved til slutt å stenge formen 9 (eller 9') under trykk blir gjenstandens overflatetilstand forbedret eller dens form forandret. For eksempel blir små søkk dannet langs styrerattets omkrets og forbedrer grepet. Montasjen i formen kan også dannes uten oppvarming idet formen oppvarmes senere. Oppvarmingen kan utføres ved hjelp av infrarøde stråler, med en ikke-oxyderende flamme, med laser eller med et hvilket som helst annet middel.

Formen anvendt i dette eksempel fører til dannelse

av styreratt hvis særtrekk er spesielt verdifulle, som angitt i beskrivelsens innledning,omen metodene ifølge oppfinnelsen kan generelt anvendes for sammensatte gjenstander med filamentoppvikling som for tiden erholdt fra varmtherdnende harpikser, og nærmere bestemt slike som ikke kan rulles opp på en spindel. Som eksempler kan nevnes innen bilindustrien, torsjonsstenger, propellaksler, opphengningsinnretninger,

på samme måte som innen andre industrier, rammeverk, som rammeverk for seter, dørrammer, rammeverk for kofferter, tennisracketer, skivstaver og lignende gjenstander.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av sammensatte gjenstander som omfatter fibre som er blitt agglomerert med en syntetisk harpiks, karakterisert ved at det som harpiks anvendes en harpiks av den termoplastiske type som først på-føres på individuelle fibre, derefter samles disse fibre til en bunt ved smelting i harpiksen, og bunten vikles i en form mens det sammensatte materiale progressivt avkjøles i formen, hvorefter den erholdte gjenstand trekkes ut.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at harpiksen påføres på fibrene ved at disse føres gjennom et volum som inneholder harpiksen i form av partikler i fluidisert tilstand, slik at partiklene ved elektrostatisk påvirkning festes til fibrene som kontinuerlig føres gjennom volumet av harpiks.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fibrene oppvarmes før de innføres i volumet av fluiduserte harpikspartikler, slik at disse partikler smelter ved kontakt med fibre som agglomereres ved utløpet av volumet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fibrene i kald tilstand føres gjennom volumet av fluidiserte harpikspartikler, derefter gjennom en ekstruder hvorfra de kommer ut omhyllet med den samme eller en annen har <p> iks, slik at når fibrene på ny oppvarmes tsmelter de to på hverandre lagte harpikser enten før anbringelse i formen eller efterpå ved oppvarming av formen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den fremstilte gjenstand ved utløpet av formen utsettes for en ytterligere sammenpresning ved forhøyet temperatur slik at det fås en sterkere sammenpresning av fibrene mot hverandre for derved å få en bedre overflatetilstand eller for å modifisere den fremstilte gjenstand.

6. Fremgangdsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at under den ytterligere sammenpresning anvendes i gjenstanden metalliske innsatsstykker eller plastinnsatsstykker for å øke gjenstandens styrke eller for å feste elektriske koplinger.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6 for fremstilling av sammensatte gjenstander med filamentopprulling, spesielt slike som ikke kan oppnås ved opprulling på en spindel, og nærmere bestemt for roterende deler, som styreratt, torsjonsstenger eller propellaksler, og likeledes alle rammeverk, som rammeverk for bildø rer, kofferter eller seter, og slike gjenstander som tennisracketter, skistaver og lignende gjenstander.