WO1999055507A1 - Verfahren zur bildung eines mehrlagigen, laminierten prepreg-flächengebildes - Google Patents

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WO1999055507A1
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
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    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
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    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing

Definitions

  • DE iy 21 415 C1 essentially discloses a method DE ⁇ mentioned at the outset.
  • the prepreg web which is covered on its face with a separating film, is cut into prepreg sections by oneii Robots are sucked in with the aid of a suction tool and positioned exactly on the layer structure on the previously stacked prepreg section.
  • the newly placed prepreg cut is rolled onto the prepreg section lying thereon, while the roll presses on the separating film in order to prevent the pre-cut section from sticking to the roll.
  • the separating film must be removed.
  • the tree is expediently cooled, at least in a rim area, to at least -30.degree.
  • the removal of each individual film section after the Aufl ⁇ g ⁇ and rolling a new prepreg section requires a certain amount of time, which adds up if a larger number of Prenreg sections have to be placed on top of each other - 3rd
  • the foil section is first cooled at the edge area, then grasped and then removed.
  • the mechanical effort is relatively large.
  • DE 39 00 3k Z A1 describes ⁇ i ⁇ gripping device, by means of which successive pre-press sections can be laid over one another to form a stack.
  • the prepreg web which is wound onto a coil on both sides and covered with double-sided film, is unwound from the coil and transported to a clamping device. In the area of this clamping direction, the tripping lines are subtracted from the prepreg web.
  • the gripping device has a plurality of specially designed holding tongs with which the front end of the protruding beginning of the prepreg web, which protrudes from the stick, can be grasped.
  • the gripping device pulls the prepreg after the closing of the holding frame and after reaching the desired length, the prepreg web is cut by means of the cross-section device.
  • the removed prepreg section is moved further by the gripping device into the area of the sports equipment and is deposited there to form a stack.
  • the hi ⁇ rb ⁇ i is to be prevented from touching the pressing section, which is only detected at its front edge area, when moving over the stack.
  • the transpairing device the stack can be fed for further processing to a press tool.
  • they are equipped with ⁇ i ⁇ r peelable adhesive properties, - -
  • the prepreg sections can only ever be overlaid in one direction, namely the main fiber direction.
  • the invention is therefore based on the task of showing how to form a multi-layer, laminated preprinted surface image of the type mentioned at the outset, which is economically proportionate to the work and time involved, in particular with the preparatory part and the preparatory part main fiber directions twisted relative to one another with great repetition accuracy.
  • So Di ⁇ invention is based on the Geda ⁇ k ⁇ , the prepreg before Q. cool down to ⁇ in ⁇ below the freezing temperature. This cooling can take place in a relatively short time and also with low energy if the film is removed from the prepress strip before cooling. - 5 -
  • the individual prepreg sections such as thin plates, can be transported and treated according to the ⁇ t ⁇ ifmaschine according to d ⁇ m u ⁇ rsch ⁇ id ⁇ . Further lose * the resin through the cooling k ⁇ it much of its stickiness and it also chan ⁇ n to d ⁇ r surface of the
  • Prepregüann or the pr ⁇ preg sections fine parts.
  • the prepreg sections lying on top of one another cannot, despite the contact that occurs, glue immediately and are so much easier to handle. Due to the sliding effect of the ice layer, a given all-necessary correction of the position after the application is possible.
  • the cooled product web can also be cut or bared more easily, with less contamination of the cutting or chopping tools.
  • the transport of the carbonized and covered with an ice layer Preprsgabsch ⁇ itt ⁇ hardly any problems, because the surface of the prepreg sections has lost any stickiness due to the cooling and the ice layer.
  • FIG. 2 a plurality of test steps performed by means of the method
  • 1 denotes an extrusion path, which consists of a fiber fabric pre-embossed with heat-curable synthetic resin, for example made of carbon fibers, glass fibers, macerated fibers or the like.
  • This prepreg sheet 1 is covered on both sides with j ⁇ ei ⁇ r Tr ⁇ - film 2, such as silicon paper, and rolled up to a coil 3.
  • the prepreg is moved in direction A, and in the process the separating foils 2 are first removed from the pressing web 1 and wound up into rolls U.
  • ⁇ i ⁇ r suitable cooling device 5 the pr ⁇ pregbah ⁇ is cooled to a temperature at which it contains ⁇ water content frozen and their surfaces - 7 -
  • Cooling can be achieved by exposure to liquids or gases (0 2 , N 2 , etc.) or by arranging the k ⁇ m-pl ⁇ tt ⁇ n system in a cooled room. As shown in dash-dotted lines, the separating foils 2 could also be removed after the cooling device 5, which would, however, involve a greater expenditure of energy in the case of cooling.
  • the cooled prepreg strip 1 is cut by a cross-cutting device 6 in the compression section 1 a with a longitudinal cut, opposite to all that the prepreg sheet 1 can also be cut in its longitudinal direction in a cooled state. It is more expedient, however, to bring the coil 3 to the desired width before winding it up.
  • the prepress section 1a which has been separated, is then cooled while it is still cooled to its temperature, ie the water still contained in it ⁇ in ⁇ g ⁇ ign ⁇ t ⁇ Tra ⁇ sportei ⁇ cardi 7, advantageously a ⁇ vacuum tra ⁇ sportei ⁇ technisch, recorded and transported in a stacking station B.
  • the prepreg section is rotated into a predetermined angular position with respect to the prepreg section 1'a previously stacked on the stack S and deposited thereon.
  • the transportation device 7 can be designed in a relatively simple manner, because the cooling and freezing of the water mean that the individual pre-compression elements 1a ⁇ i ⁇ have increased stability. Cooling reduces the stickiness of the - a -
  • the traspsprt device 7 does not adhere to the trapspreparing device 7 on the prepress pretection steps 1a on the trapspacing device.
  • the transport ⁇ l ⁇ ⁇ nta of the transport device 7 can also be covered with a separable cover made of tre ⁇ fille for better cleaning with a separating agent ⁇ d ⁇ r.
  • This period of time can, however, be shortened by briefly pressing the other stacked pressing steps with low pressure and at an increased temperature.
  • a coated layer for example silicone or Teflon, or a coated casing covered with coated components is recommended, since the subsequent work on and for cleaning is thereby decisively reduced.
  • These components do not have to cover the entire surface of the stack S for fixing.
  • the thus produced, consisting of several pre-cut sections and fixed pre-preg flat surface structures can be carried out in a further, usual working step by means of molding and heat curing to the desired fiber composite.
  • the err ⁇ icht ⁇ after cooling T ⁇ temperature is crucial to the to the superposition of the Prepregabsch ⁇ itt ⁇ to f Ver ügung stationary period. In order to have sufficient time to carry out the individual workflows, for example by reducing the room temperature, this time can be additionally extended.
  • the Kunststofftemp ⁇ ratur is u ⁇ t ⁇ r.99 abg ⁇ s ⁇ nkt of -5 D Z, one has d ⁇ r in j ⁇ dem case sufficient to Zei ⁇ Auf ⁇ i ⁇ a ⁇ d ⁇ rl ⁇ g ⁇ n Pr ⁇ pr ⁇ gabites ⁇ . This method is particularly suitable for small series or one-off production by hand. However, this can make fixing more difficult.
  • FIG. 2 shows how one can, by arranging a large number of prepreg layers 1a, which are each rotated by 15 ° relative to one another, achieve a very homogeneous material structure in each direction. The maximum strength and also the longitudinal expansion is then almost the same in any direction parallel to the structure of the layer.
  • the fiber composite component produced therefrom has its maximum strength only in the direction of the two main axes of the fiber.

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Abstract

Zur Bildung eines mehrlagigen, laminierten Prepreg-Flächengebildes, welches in einem späteren, Formpressen und Wärmeaushärtung umfassenden Arbeitsschritt zur Herstellung eines Faserverbundbauteiles dient, wird eine mit wärmeaushärtbarem Kunstharz vorimprägnierte, mindestens einseitig mit einer Trennfolie (2) abgedeckte Faserbahn (1) (=Prepregbahn) auf eine solche Temperatur abgekühlt, bei der die in ihr enthaltenen Wasseranteile gefroren und ihre Oberflächen dadurch nicht mehr klebrig sind. Vor oder nach dieser Abkühlung (5) wird (werden) die ungeschnittene(n) Trennfolie(n) (2) von der Prepregbahn (1) abgezogen. Dann wird die abgekühlte Prepregbahn (1) zumindest durch Querschneiden in einzelne Prepregabschnitte (1a) vorbestimmter Größe unterteilt. Der jeweilige Prepregabschnitt wird, während er noch auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei welcher die in ihm enthaltenen Wasseranteile noch gefroren sind, in vorbestimmter Lage auf einen zuvor gestapelten Prepregabschnitt abgelegt. Die übereinandergelegten Prepregabschnitte werden gegebenenfalls durch Andrücken gegeneinander fixiert.

Description

- 1 -
Verfahren zur Bildung eines mehrlagigen, laminierten Prepreg-Flächengebildes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines mehrlagigen, laminierten Prεpreg-Flächengebildes , ωelches in einem späteren, Fαrmpressen und 'Järmeaus- härtuπg umfassenden Arbεitsschritt zur Herstellung eines Faserverbundbautεiles dient, bei dem ≡ine mit uiärmeaushärtbarem Kunstharz vorimprägnierte , mindestens eine einseitig mit einer Trenπfαlie abgedec<tε Faserbahn (= Prepregbahn) zumindest durch Querscnneiden in einzelne Prepregabschnitte vαrbestimmtεr GrΞBe uπter- teilt uird, die Trenπfolie nach oder vor de~> Uπtεrteilen entfernt, die Prepregabschnitte gegεbeπεπf a ls mit zueinander verdrehtεn Hauptfaserrichtungen überein- andergelsgt und gegebenenfalls durch Andrücon gegeneinander fixiert werden.
Bei der Herstellung von Faserverbundbauteil≡n , insbesondere Faserverbuπd-Platten wεrden meist mehrere dünne Prepregabschnitte übεreiπandεrgelegt . Da die Prepregabschnitte je nach Faserrichtung eiπ= unter- schiedliche Zugf estigkεi t und auch untεrschiedliches
Ulärmeausdehπuπgsverhaltεπ aufweisen, uierden die Prεprεg- lageπ zum Erreichen einer in jeder Richtung homogenen LüerkstαffStruktur so übereiπandεrgelεgt , da3 ihrε Hauptfaserrichtuπgen zumindest um jeweils 90°, υor- zugsueise aber auch in dazwischenliegenden liliπkellagen zueinander verdreht angeordnet sind. Das Übereiπander- lεgen der Prepregabschnittε bεrεitet bei größeren Abmessungen Schwierigkeiten , weil die gegeπeiπandεr gεrichteten Seiten der aufeinanderzulegenden Prepreg- abschnitte nach Entfernung der Treππfolien eine klebrige Oberfläche aufweisεπ und die Prepregabschnittε - 2
in ihrer Form sehr labil sind. Wenn sich die klebrigen Oberflächen auch nur an wenigεn Punktεn bεrühreπ, sind Korrekturen kaum mehr möglich. Eine genaue Positionierung der Prepregabschnitte in bezug auf diε uliπkellage ihrer Hauptfaserrichtungeπ zueinander ist jedoch für die Festigkeitseigeπschafteπ des Endproduktes von entscheidender Bedeutung.
Die DE iy 21 415 C1 offenbart im wesentlichen ein Verfahren DEΓ eingangs erwähπtεn Art. Bei dεm in der DE k 21 k ^\ 5 C1 beschriebenen Verfahrεπ wird die Prεpregbahn, die an ihrer Obεrsεitε mit einer Trennfolie abgedeckt ist, in Prεpregabschnittε geschnitten, von eineii Roboter mit Hilfe eines Saugwεrkzeuges angesaugt und genau dem Lagenaufbau auf dem zuvor gestapelten Prepregabschnitt positioniert. Der neu aufgelegte Prepregaαschnitt wird an den daruπtεrliegεnden Prepregabschnitt angewalzt, wαbεi die Ualze auf diε Trenπfoliε drückt, um εin Aπklεben des Preprεgabschπittes an der Walze zu verhindern. Bevor der nächstε Prεpregabschπitt aufgebracht wird, muß die Trennfoliε εntfernt werden. Um ein einfaches und sicheres Abziehεn dεr Trsππfolie zu ermöglichen, wird die Treππfαlie zumindest in einem Raπdbereich auf mindestens -30°C zweckmäßig durch Aufsetzen eines Kühlelεmεπtes abgekühlt, dεr abgekühlte Randbereich der Treπnfoliε ittεls εinεs Saugεlemeπtεs und εiπer Klemmvorrichtung erfaßt und dann der gesamte Folienabschπitt abgezogen. Das Abziehen jedes εinzεlnen FQlienabschπittes nach dεm Auflεgεπ und Anwalzen eines neuen Prepregabschni ttes erfordert jedoch einen gewissεn Zεitaufwand, dεr sich summiert, wenn eine gröBεre Anzahl von Prenregabschnitten aufεinaπdergelεgt wεrdεπ müssen - 3
und nacheinander dann die Foliεnabschπi tte zunächst am Randbereich jewεils gεkühlt, dann εrfaßt und an- schließend abgezogen werden müssen. Außerdem ist der maschinelle Aufwand verhältnismäßig groß.
In der DE 39 00 3k Z A1 ist εiπε GrεifVorrichtung beschrieben, mittels welcher nacheinander ehrεre Preprεg- abschnitte zu eiπεm Stapεl übereiπaπdergelegt werdεπ könπεn. Diε zu einein Coil auf gewickεltε , bεidsεitig mit εiπεr Treππfolie abgεdeckte Prepregbahn wird vom Coil abgewickelt und zu einer Klεmmεiπrichtuπg transportiert. Im Berεich dieser Klε meiπrichtung werdεn diε Trεππfαliεn von dεr Prεpregbahn abgezogεn. Diε GreifVorrichtung wεist mehrere spεziεll ausgebildete Haltezangeπ auf, mit welchen das vordere Eπdε dεs aus der Kle meiπrichtuπg herausragenden Anfanges der Prepregbahn erfaßt werdεπ kann. Diε Greif Vorrichtung zieht die Preprεgbahπ nach dεm Schliεßen dεr Halte- zaπgεn weiter und nach Erreichen der gεwüπschtεn Längε wird mittels der Querschnεidεeinrichtuπg die Prepregbahn durchtreπnt. Dεr abgεtrεππtε Prepregabschnitt wird durch die GreifVorrichtung bis in den Bεrεich εinεr Traπsporteinrichtuπg weitεrbewegt und dort uπtεr Bildung eines Stapels abgelεgt. Ldi e hiεrbεi verhindert werden soll, daß der nur an seiπεm vorderen Randbereich erfaßtε Prεprεgabschnitt bεi Bewegung über den Stapel diεsεπ bεrührt, ist in diεsεr Druckschrift nicht beschriεbεn. Mittels der Transpαrteinrichtuπg kann der Stapel zur Weiterverarbeitung eiπεm Prεßwεrk- zeug zugeführt wεrdeπ. Um ein Anklebεn des Preprεgab- schnittεs an den Zaπgεπ zu vεrhiπdεrπ, sind diεsε mit εiπεr abrαllbarεn Haf t iπdεrungsf αlie ausgerüstet, - -
was jedoch einen recht komplizierten Aufbau dεr Zaπgεn εrgibt. Außerdem können die Prepregabschnitte immer nur in einer Richtung, nämlich der Hauptfasεrrichtuπg , über- einaπdergelεgt werden.
Der Erfindung liεgt dahεr die Aufgabε zugrunde, εin Vεrfahreπ zur Bildung eines mehrlagigεn, laminiεrtεn Preprεg-Flächengεbildεs der eingangs erwähnten Art aufzuzeigen, welchεs in wirtschaftlichεr αlεisε uit ver- hältnis äBig geringεm Arbeits- und Zεitaufwεnd das Überεiπaπdεrlεgεn dεr Prepregabschnittε mit -xakt zueinander ausgerichteten, insbesondere zueinander verdrehten Hauptf aserrichtungeπ mit großer Uiederhαl- gεnauigkeit ermöglicht.
Dies wird nach der Erfindung dadurch εrrεich~, daB diε Prepregbahn vor dem Ouerschπεidεn auf eine solche Temperatur abgekühlt wird, bei der die in ihr enthaltenen Wasseraπteile gefroren und ihre Oberflächen dadurch nicht mεhr klεbrig sind, daß vor odεr nach diasεr Abkühlung die uπgεschni tteπe(π ) Trεnnfoliε(π) von dεr Prepregbahn abgezogen wird (werden), daß dann das Querschneiden erfolgt und daß der jewεiligε ^rεprεg- abschnitt, währεnd er noch auf εiπε Tεmpεratur abgεkühlt ist, bεi wεlchεr diε in ihm εnthaltεπen Wasεaranteile noch gefroren sind, in der vαrbεstimmteπ Lage auf einen zuvor gestapelten Prepregabschnitt abgelεgt ujird.
Diε Erfindung geht also von dem Gedaπkεπ aus, die Prepregbahn vor dem Q.uerschπeidεn auf εinε unter dem Gefrierpunkt liegendε Temperatur abzukühlen. Dieses Abkühlen kann insbesondere dann, wenn die Trεππfolie vor dem Abkühlen von der Preprεgbahπ abgezogen wird, in relativ kurzer Zeit und auch mit geringεm Eπεrgie- - 5 -
aufwand erfolgen. Durch das Abkühlen der Preπrεgbahπ auf εine Temperatur, bεi der die in der Preoregbahπ enthaltenen Wasserantεile gefroren sind, wird mehrεrεs εrrεicht. Zum einen wird durch das Gεfrieren der blasser- anteile die Prepregbahn steifer. Durch die erhöhte
Ξtεifigkeit köπnεπ nach dεm uεrschπεidεπ die einzelnen Prepregabschnitte, wie dünne Platten, lεich-er transportiert und behandelt werden. Ferner verlier* das Harz durch die Abkühlung einen großen Teil seiner Klebrig- kεit und es bildεn sich auch an dεr Oberfläche der
Prepregüann bzw. der Prεpregabschnitte feiπΞ Ξisteile. Durch Verringerung der Klebrigkeit und diε Eisschicht können die aufeinandergεlεgtεn Prepregabschnitte trotz des auftretenden Kontaktes zueinander nich^; sofort ver- kleben und sind so wesentlich einfachεr zu naπdhabεn. Durch den Gleitεffεkt dεr Eisschicht ist au n eine gegebenen alls notwendige Positiαnskαrrektur nach dεm Aufεinaπαerlegeπ möglich. Diε abgekühlte Prsorεgbahn kann außerdem leichtεr geschnitten oder genackt werden, wobei eine geringεre Verschmutzung der Schneid- oder Hackwεrkzeuge eintritt. Der Transport der angekohlten und mit einer Eisschicht überzogenen Preprsgabschπittε bεreitε kaum Probleme, denn durch die Abkühlung und die Eisschicht hat die Oberfläche der Prepregabschnitte jegliche Klεbrigkeit verloren. Wesεntlich ist ferner, daß diε Trεππfαliε bεrεits vor dεm uεrschneidεπ von dεr Prεpregbahn abgεzαgeπ wird. Dies kann nämlich während der Weiterbeweguπg der Prεprεgbahπ αhnε zusätzlichen Zaitaufwand und mit sehr geringem maschinellen Aufwand εrfolgεn. Durch die Abkühlung werden die Harz- εigeπschafteπ nicht verändert, jεdoch wird die Handhabung der Prepregabschnittε wesεntlich vεreinfacht, sαwiε nεuε Handhabuπgsmöglichkeiteπ geschaffen, die S -
πachstεheπd noch näher erläutert werdεπ. Diε εinfachεrε Handhabung εrmöglicht auch εine größere Wiedεrholgenauig- kεit bεim Aufeinanderlegen der Prepregabschnittε.
Vαrteilhaftε Verfahrensmaßπah eπ sind in dεπ Untεran- sprücheπ gekenπzεichnεt .
Die Erfindung ist in folgendem, anhand εines in dεr Zεichπuπg dargεstellteπ Ausführuπgsbeispieles nähεr erläutert. Es zeigεπ:
Figur 1 dεn schεmatischεn Aufbau εiπεr Anlage zur
Durchführung des erfindungsgemäßεn Vεrfahreπs, Figur 2 mehrere mittels des Verfahrens übεrεinandεr- gelεgtε Prεprεgabschπittε ,
Figur 3 diε graphischε Darstεlluπg dεr εrrεichbarεn maximalen Festigkeit bei Prεpreglagεn , die mit ihren Hauptfaserrichtuπgen abwεchsεlπd um jεweils 90° verdrεht zueinander angeordnet Siπd.
In der Zeichnung ist mit 1 einε Prεprεgbahπ bεzeichπεt, diε aus einem mit wärmeaushärtbarεm Kunstharz vαrim- prägπierten Fasergεwεbε, bεispielsweisε aus Karbon- fasern, Glasfasern, Ara idfasern oder dgl. bεstεht.
Diese Prepregbahn 1 ist beidsεitig mit jε eiπεr Trεππ- folie 2, z.B. Silikαnpapier, abgedeckt und zu einem Coil 3 aufgerollt. Das Prepreg wird in Richtung A bewegt und dabei werdεπ zunächst die Trεπnfolien 2 von dεr Prεprεg- bahn 1 abgεzαgeπ und zu Rollen U aufgewickεlt . In εiπεr gεεigneten Kühleinrichtung 5 wird diε Prεpregbahπ auf eine Temperatur abgekühlt, bei der diε in ihr enthal- tεπεπ Wasseranteilε gefroren und ihre Obεrflächεn - 7 -
dadurch nicht mehr klebrig sind. Um die zur Wεitervεr- arbεitung zur Vεrfügung stehende Zeit zu vergrößern, wird zweckmäBigerwei se auf einε Tε pεratur von untεr -5°C (bεi Atmosphärεπdruck ) , vαrtεilhaft auf εiπε Temperatur zwischen -10° und -25°C abgekühlt. Das Abkühlen kann durch Beaufschlagung mit Flüssigkeiten oder Gasen (02, N2 usw.) oder durch Anordnung der kαm- plεttεn Anlage in einem gekühlten Raum errεicht wεrdεπ. Diε Trεπnfoliεn 2 köπntεn, wie es strichpunktiert dar- gestεllt ist, auch nach der Kühleiπrichtuπg 5 abgezogεπ wεrdεn, was jedoch mit einem größerεπ Energieaufwand bei dεr Kühlung verbunden wäre. Das gekühlte Prepreg- baπd 1 wird durch eine Querschπεidεεinrichtuπg 6 in Prεprεgabschnittε 1a mit vorgεgεbεπεr Längε gεschnitteπ, Gegεbεπεnf alls köππtε diε Prepregbahn 1 auch noch in gεkühltε Zustand in ihrer Längsrichtung geschnittεn wεrdεn. Zweckmäßiger ist es jedoch, berεits den Coil 3 vor dεm Aufwickεln auf diε gεwüπschtε Brεite zu bringen, Der jεwεils abgetrennte Preprεgabschπitt 1a wird dann, währεnd er noch auf εinε Tεmpεratur abgεkühlt ist, bεi wεlcher die in ihm enthaltεπen Wasseraπtεilε noch gε- frorεn sind, durch εinε gεεignεtε Traπsporteiπrichtung 7, vorteilhaft einε Vakuumtraπsporteiπrichtung , aufgenommen und in einεr Stapelstatioπ B transportiert. Durch Drehen der Transportεiπrichtuπg 7 um ihrε vertikale Achse V wird der Prepregabschnitt in einε vorbestimmte Wiπkellage gegenüber dem zuvor auf dεm Stapεl S gestapelten Prepregabschnitt 1'a gedreht und auf diesεm abgεlegt. Die Traπsporteinrichtung 7 kann ver- hältπismäßig einfach ausgεbildεt sein, denn durch diε Abkühlung und das Gεfriεrεπ des Wassers haben die einzεlneπ Preprεgabschπi ttε 1a εiπε erhöhte Stabilität. Durch das Abkühlen verringert sich die Klebrigkeit des - a -
im Prepreg επthaltεnεπ Harzεs, wobεi jedoch immεr noch eine gewissε Rεstklebrigkεit des reinen Harzes vεrblεi- bεπ kann. Die an der Oberflächε des Prepregs gεbildεtεπ Eispartikεl bildεn eine Glεitschicht , wεlchε die Rεst- klεbrigkεit des Kunstharzes unwirksam macht. Durch Koπdεnsatiαn und Gefrieren der in dεr Umgebuπgsluft επthaltenen Wassεrantεilε könnεπ sich zusätzlichε Eispartikεl auf dεr Obεrfläche des Prepregs bilden. Infolgεdεssεn blεibεn diε von dεr Traπspαrtεinrich- tung 7 auf εnommεπεn Preprεgabschπitte 1a an dεr Traπspαrtεiπrichtung nicht haften. Die Transport- εlε εnta der Transportεinrichtung 7 können ferner zur besseren Reinigung mit Trenπmittεl αdεr mit εiner kostengünstig auswechselbaren Hülle aus Treππfülie überzααeπ sein.
Nachdem die vαrbestimmtε Anzahl von Prεprεgabschπittεn in dem Stapεl Ξ übεrεinaπdεrgestapelt wurde, verklεbεπ die eiπzelnεn Prepreglagen bei Verarbeitung bei Raum- tεmpεratur nach εiπigεr Zεit miteinander, wenn das Harz durch Tempεraturεrhöhung wiεdεr sεiπε πormalε Klεbrigkεit erreicht hat. Dieser Zeitraum kann jedoch durch kurzzeitiges Verprεssεn der übεrεiπandεr gεsta- peltεn Prεprεgabschπittε mit gεringem Druck und bei erhöhter Tempεratur vεrkürzt wεrdεn. Für diεsεs kurzzeitige Fixierprεssen e pfehlεn sich mit einer Treππ- schicht, z.B. Silikon oder Teflon versehene, oder mit einer entsprechenden Hülle ummantelte, behεizte Bau- tεilε, da hiεrdurch der späterε Arbεitsauf and für die Reinigung entscheidend verringert wird. Diese Bauteile müssen zur Fixierung dabei nicht die gesamte Fläche des Stapels S abdecken. Das so erzeugte, aus mehreren Preprεgabschπitten bεstεhεπdε und fixiεrtε Prεpreg-Flächeπgebilde kann in einεm wεitεren, üblichen Arbeitsschritt durch Fαrmprεssεn und Wärme- aushärtuπg zu dem gewüπschtεπ Fasεrverbuπd- - 9 -
bauteil, insbesondere einer Fasεrvεrbuπdplattε gεprεßt wεrdeπ .
Die nach der Abkühlung errεichtε Tε peratur ist für den bis zum Aufeinanderlegen der Prepregabschπittε zur Verfügung stehenden Zeitraum ausschlaggebend. Um eπtscrεchend dεm jewεils εingεsεtztεπ Harzsystεm gεnügεπr Zeit zur Durchführung der εiπzεlnεn Arbεits- abläufε zu habεn, kann beispielsweise durch Herab- Setzung der Raumtemperatur diese Zeit zusätzlich verlängert werden. Falls die Raumtempεratur uπtεrhalb von -5DZ abgεsεnkt wird, hat man in jεdem Fall genügend Zei~ zum Aufεiπaπdεrlεgεn dεr Prεprεgabschnittε . Diese V≡rfahrεπsvariaπtε e pfiεhlt sich bεsoπdεrs bεi Kleinserien oder bεi Einzelfertigung von Hand. Es kann jedoch hierdurch das Fixieren erschwεrt wεrdεn.
In Figur 2 ist dargεstellt, wie man durch Aufeinaπdεr- lεgεπ εiner größεrεn Anzahl von Prepreglagεn 1a, diε jεweils um 15° zueinander verdreht angeordnet sind, einε in jεder Richtung sehr homαgenε WerkstoffStruktur εrrεichεn kann. Diε maximalε Festigkeit und auch diε Läπgεnausdεhπung ist dann in jεdεr Richtung parallεl zum Lageπaufbau nahezu glεich groß.
Lεgt man hiπgεgεπ, wie es in Figur 3 dargestεllt ist, diε Preσreglagen so übereinander , daß sie jeweils um 90° verdreht zueinander aπgeordπεt sind, dann hat das hieraus hergestellte Faserverbuπdbauteil seine maximale Festigkeit nur in Richtung der beidεπ sεπkrεcht zuεin- aπdεr vsrlaufεndεπ Hauptfaserachseπ.

Claims

- 10 -Patentansprüche
Verfahren zur Bildung einεs mehrlagigen, la iπiertεn Prεprag-Flächεπgεbildεs, welches in einem späteren, Fαrmoressεn und Wärmeaushärtuπg umfasseπdεn Arbεits- schritt zur Hεrstelluπg eines Faserverbuπdbauteilεs dien-, bei dem eine mit wärmeaushärtbarεm Kunstharz vorimnrägnierte , miπdεstεπs εiπseitig mit einεr Trεππ- folis abgεdecktε Faserbahn (= Preprεgbahn) zumindεst durcπ uεrschπeideπ in εinzεlnε Prεprεgabschπitte vorb≡stimmter Größe unterteilt wird, die Trenπfolie nach oder vor dεm Untεrteileπ entfernt, die Prepregabschnitte, gεgεbεπεπf alls mit zuεinander verdrεhten Haup-f aserrichtuπgen übεreinandεrgεlεgt und gεgεbεnεπ- falls durch Andrücken gegeneinander fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Prepregbahn vor dem Quεrschπεidεπ auf eine solche Tempεratur abgekühlt wird, bei der die in ihr enthaltenen Wasserantεilε gεfrnrsn und ihre Oberflächen dadurch nicht mehr klebrig sind, daß vor oder nach diεsεr Abkühlung diε ungeschnitteπε(n) Trenπf αlie (π) von der Prepregbahn abgezogen wird (werden), daß dann das Querschneidεπ erfαlgt und daß der jeweilige Prepregabschnitt während εr noch auf eine Tempεratur abgekühlt ist, bεi welcher diε in ihm enthaltenen Wasserantεile noch gεfrαrεπ sind, in der vαrbestimmtεπ Lage auf einen zuvor gestapεltεn Prepregabschnitt abgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Prεprεgbahn auf εine Tempεratur uπtεr -5°C (bei Atmosphäreπdruck) εrfαlgt. - 1 1 -
3. Vεrfahrεπ nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung auf εiπε Tεmpεratur zwischεπ -10°C bis -25°C (bei Atmαsphärεndruck ) erfolgt.
k . Verfanren nach Anspruch 1, 2 odεr 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen nach dem Abziehen der Treππfoliε(π) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhεrgεhεndεπ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren von der
Abkünlung der Prεprεgbahn ab Raumtεmpεraturεπ uπtεr 0°C Durchgeführt wird.
6. Vεrfanrεn nach εiπem dεr vorhεrgεhεπdεπ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Preprεg- abscnnitte mittεls einer Vakuumtraπspαrteiπrichtung wεitertranspαrtiεrt und übεrεinaπdεrgelεgt wεrdεn.
7. Vεrfanren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß Vakuumsauger verwεπdεt uierden, die mit Trenn- mittsi bεhaπdεlt odεr mit einer Hülle aus Treππ- folie übεrzogεn sind.
B. Vεrfahrεπ nach εiπem dεr vorhεrgεhεπdeπ Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierεπ dεr über- εinaπdεrgεstapεltεπ Prεprεgabschπittε durch kurz- zeitigεs Zusammεndrückεn mit gεringεm Druck und bεi εrhöhter Tempεratur εrfolgt.
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