NO316324B1

NO316324B1 - Spread mix composite fiber

Info

Publication number: NO316324B1
Application number: NO20011568A
Authority: NO
Inventors: Gard Alexander Antonsen
Original assignee: Hiform As
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2004-01-12
Also published as: EP1383946A1; NO20011568L; NO20011568D0; WO2002081790A1

Description

Innledning. Introduction.

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å fremstille komposittfiber med en forbedret fordeling av strukturelle fibre, f eks filamenter av karbon, bor, aramid eller tilsvarende, og matnsefibre, f eks filamenter av termoplast The invention is a method for producing composite fibers with an improved distribution of structural fibers, e.g. filaments of carbon, boron, aramid or similar, and food fibers, e.g. filaments of thermoplastic

Kjent teknikk. Known technique.

En metode for vakuum-injisenng av resin i strukturelle fibre kalles "Scrimp"-metoden, hvor det ved hjelp av vakuum suges resin inn i et "layup" av strukturelle fibre, for eksempel glassfiber eller karbonfiber, under en vakuumduk krever at resin er i flytende form før det kommer i kontakt med de strukturelle fibre En mer avansert og renere løsning er å anvende en "commingled fibre"-duk som består av strukturelle fibre og smeltefibre av f eks termoplast, og legge denne duken rett i formen og vakuumsmelte det hele slik at smeltefibrene smelter og omslutter de strukturelle fibrene, hvorpå et fiberkomposittemne er dannet og kan kjøles eller på annen måte herdes og deretter tas ut av formen A method for vacuum injection of resin into structural fibers is called the "Scrimp" method, where by means of a vacuum, resin is sucked into a "layup" of structural fibers, for example glass fiber or carbon fiber, under a vacuum cloth requiring that the resin is in liquid form before it comes into contact with the structural fibers A more advanced and cleaner solution is to use a "commingled fibres" fabric consisting of structural fibers and fusion fibers of e.g. thermoplastic, and place this fabric directly in the mold and vacuum melt the whole thing so that the fusible fibers melt and envelop the structural fibers, whereupon a fiber composite blank is formed and can be cooled or otherwise hardened and then removed from the mold

Det første motholdte dokument D1 NO 1989 4117 "Fremgangsmåte og innretning av en tråd eller en bane av armenngsfibre og et termoplastisk organisk materiale", beskriver trekking av glassfiber direkte fra et bad av smeltet glass, og trekking av "våte" tråder av fiber av organisk materiale The first opposed document D1 NO 1989 4117 "Procedure and arrangement of a thread or web of arming fibers and a thermoplastic organic material", describes the drawing of glass fiber directly from a bath of molten glass, and the drawing of "wet" threads of fiber of organic material

Karbonfiberftlamentene det arbeides med i foreliggende søknad er av diameter mellom 5 og 20 my, og i den foretrukne utførelse av f eks karbon, bor eller aramid Den strukturelle fiber skat benyttes i en prosess hvor den føres sammen med en tilsvarende bunt av termoplastmatenale med filamentdiameter i området 10-40 my The carbon fiber filaments used in the present application have a diameter between 5 and 20 m, and in the preferred version of e.g. carbon, boron or aramid. the area 10-40 mi

Motholdt dokument D1, NO 1989 4117 beskriver i innledningen at mekaniske egenskaper ved et komposittmatenafe er en funksjon av kvaliteten j sammenføyningen som foreligger mellom det organiske materialet og fibrene som forsterker dette Omhylling av fibrene med organisk materiale ses som tungvindt Det beskrives i D1 på side 5, linje 9, at "de organiske fibre eller tråder kan trekkes eller føres med i flere forheng Disse stammer fra et antall utgangspunkter, for eksempel på sirkelbuer eller ringdeler Som tidligere tilsvarer disse punktene enten en endring i bevegelsesveien for trådene eller ektrudenngsmunninger for fibrene De forskjellige duker konvergerer mot sammenføringspunktet med forsterkningsfibrene" Resisted document D1, NO 1989 4117 describes in the introduction that the mechanical properties of a composite food bag are a function of the quality j the joining that exists between the organic material and the fibers that reinforce it Wrapping the fibers with organic material is seen as cumbersome It is described in D1 on page 5 , line 9, that "the organic fibers or threads can be pulled or carried along in several curtains These originate from a number of starting points, for example on circular arcs or ring parts As previously these points correspond to either a change in the movement path for the threads or extrusion mouths for the fibers The different fabrics converge towards the joining point with the reinforcing fibers"

Det fremgår ikke av dokument D1 at man søker å danne et bredt bånd, men at fibrene etter sammenføyning samles til en kompositt-tråd eller bånd I figur 11 D1 fremgår det at polymerdysen 10 danner paralleltløpende polymerfibre, men at glassdysen 15 danner glassfibre som samles til fire bunter som samles i fire hakk i en kam 19 til fire tråder, før glassbuntene møter polymerfibrene Videre, etter sammenføyningen i D1, blir den forente fiberbunt smalnet ytterligere av ved å føre den gjennom et hakk 24 i en sammenføyningsmnretning 23 Det er altså ikke tale om å danne et bredest mulig komposittbånd Foreliggende oppfinnelse sørger, i motsetning til D1, for å spre buntene over ruller før sammenføyningen av de resulterende brede, bånd med liten tykkelse i forhold til bredden It does not appear from document D1 that the aim is to form a wide band, but that the fibers after joining are gathered into a composite thread or band In figure 11 D1 it appears that the polymer die 10 forms parallel running polymer fibers, but that the glass die 15 forms glass fibers which are gathered to four bundles which are collected in four notches in a comb 19 into four threads, before the glass bundles meet the polymer fibers Furthermore, after joining in D1, the united fiber bundle is further narrowed by passing it through a notch 24 in a joining direction 23 There is thus no question to form the widest possible composite tape The present invention, in contrast to D1, provides for spreading the bundles over rollers before joining the resulting wide tapes with a small thickness in relation to the width

Det fremgår ikke av D1 at man lar komposittbåndet beholde en stor bredde i forhold til tykkelsen Tvert imot viser figurene 2, 3, 4 og 5 alle at det er tale om sterk konvergens av filamentene, som alle samles fra en spredt tilstand til en kompositt-tråd eller et smalt komposittbånd, altså i direkte motsetning til foreliggende oppfinnelse som sprer bunter av henholdsvis armenngsfiber og matnsefiber til et bredt komposittbånd It does not appear from D1 that the composite band is allowed to retain a large width in relation to the thickness. On the contrary, Figures 2, 3, 4 and 5 all show that there is a strong convergence of the filaments, which all gather from a dispersed state into a composite wire or a narrow composite band, i.e. in direct opposition to the present invention which spreads bundles of arming fiber and mat fiber respectively into a wide composite band

Vi kan ikke se at problemstillingen med å få matrisefiberfilamenter til å smette inn mellom armeringsfiberfilamenter eller vice versa er en problemstilling som løses i dokument D1 I foreliggende oppfinnelse løses dette ved at buntene av de to typer filamenter spres til brede bånd over flere ruller før de to typer brede bånd varmes og føres sammen over en kollektorrulle og beholder sin store bredde under og også etter sammenfønngen Dette sikrer en god blanding av de to filamenttyper etter sammenfønngen, slik som illustrert i figur 61 søknaden We cannot see that the problem of getting matrix fiber filaments to slip between reinforcement fiber filaments or vice versa is a problem that is solved in document D1 In the present invention, this is solved by spreading the bundles of the two types of filaments into wide bands over several rolls before the two types of wide bands are heated and brought together over a collector roll and retain their large width during and also after joining This ensures a good mixture of the two filament types after joining, as illustrated in figure 61 the application

Det motholdte dokument D2, NO 1998 0939, "Innretning for fremstilling av et kompositt-gam", omfatter også ekstrudenng av glassfiber, og karakteriseres ved en optisk innretning for detektenng av et ark med termoplastiske filamenter som løper gjennom et definert område mellom trekkeinriretninger, og hvor den optiske innretningen er forbundet med en krets som kontrollerer rotasjonshastigheten for minst en av tromlene Figur 1 i D2 viser klart samling av glassfiber og matnsefiber til en samlet tråd 20 over et hakk 19 før tråden 20 vikles opp på en spole 21 The opposed document D2, NO 1998 0939, "Device for the production of a composite film", also includes the extrusion of fiberglass, and is characterized by an optical device for detecting a sheet of thermoplastic filaments that runs through a defined area between drawing devices, and where the optical device is connected to a circuit which controls the speed of rotation of at least one of the drums Figure 1 in D2 clearly shows the assembly of glass fiber and food fiber into a combined thread 20 over a notch 19 before the thread 20 is wound onto a spool 21

Det motholdte dokument D3, norsk patent NO 175 683, "innretning for fremstilling av en kompositt-tråd bestående av armeringsfibre og et organisk termoplastisk materiale" viser også trekking av glassfiber og termoplastisk materiale som samles over en smal passasje til en tråd The opposed document D3, Norwegian patent NO 175 683, "device for the production of a composite wire consisting of reinforcing fibers and an organic thermoplastic material" also shows the drawing of glass fiber and thermoplastic material which is collected over a narrow passage into a wire

Det motholdte dokument D4, "Fremgangsmåte og innretning for fremstilling av en komposittråd" viser likeledes samtidig trekking av glassfilamenter og termoplastfilamenter, og endelig samling av disse til en tråd Heller ikke i D4 er formålet å beholde et komposittbånd med stor bredde i forhold til tykkelsen D4 sier på side 7, linje 30 "fig 4a, b og c skjematisk viser tverrsnitt gjennom komposittråder som er fremstilt ifølge oppfinnelsen og i henhold til tidligere teknikker" Det er klart at figur 4a, b og c i D4 viser tverrsnitt av så godt som helt runde kompositt-tråder, hvilket ikke er et formålstjenlig produkt ifølge foreliggende søknad Det hevdes videre i D4, side 13, linje 14, at "Man ser en homogen fordeling av de termoplastiske filamenter 25 og av glassfilamentene 26" Vi tillater oss å si at fordelingen ikke er homogen, men tross alt mindre inhomogen enn i fig 4b og fig c, og således representerer et fremskritt Men resultatet kan ikke benyttes for søkerens formål, nemlig å fremstille brede, tynne bånd av komposittmateriale av karbon og termoplast, vist i tverrsnitt i vår søknads figur 6 The opposed document D4, "Procedure and device for the production of a composite wire" likewise shows the simultaneous drawing of glass filaments and thermoplastic filaments, and the final assembly of these into a wire. Not even in D4 is the purpose of retaining a composite tape with a large width in relation to the thickness D4 says on page 7, line 30 "fig. 4a, b and c schematically show cross-sections through composite wires which are produced according to the invention and according to prior techniques" It is clear that fig. 4a, b and c in D4 show cross-sections of virtually completely round composite threads, which is not a suitable product according to the present application It is further claimed in D4, page 13, line 14, that "One sees a homogeneous distribution of the thermoplastic filaments 25 and of the glass filaments 26" We allow ourselves to say that the distribution does not is homogeneous, but after all less inhomogeneous than in fig 4b and fig c, and thus represents an advance. But the result cannot be used for the applicant's purpose, namely to produce le wide, thin bands of composite material of carbon and thermoplastic, shown in cross-section in figure 6 of our application

Det motholdte dokument D5, norsk patent NO 303 073 "Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av en kompositt-tråd", altså dreier det seg også her om samling av filamenter som i utgangspunktet er spredt, til en tråd med rundt tverrsnitt og svak homogenisenngsgrad The objected document D5, Norwegian patent NO 303 073 "Procedure and apparatus for the production of a composite thread", so it also concerns the collection of filaments which are initially scattered, into a thread with a round cross-section and a weak degree of homogenization

Det motholdte dokument D6, som er en utskrift av Derwent World Patent Index, US patentsøknad 7/917 652 beskriver en polarisering av en tørr bunt for spredning av buntens filamenter før buntens inngang i et hmbad av motsatt ladning, slik at filamentene tiltrekkes limet Opposing document D6, which is a printout of the Derwent World Patent Index, US patent application 7/917,652 describes a polarization of a dry bundle to disperse the bundle's filaments prior to the bundle's entry into a hum bath of opposite charge, so that the filaments are attracted to the glue

Det motholdte dokument D7 US 4 799 985, omhandler en prosess for å preparere fibertau som formes til polymere plastkompositter Prosessen omfatter trinnene med (a) å danne et tau av sterke filamentmatenaler, (b) dannelse av et termoplastisk polymer fibertau, (c) å blande de to tauene, og (d) å trekke ut det blandede tauet for videre bruk The opposed document D7 US 4 799 985 relates to a process for preparing fiber ropes which are formed into polymer plastic composites. The process comprises the steps of (a) forming a rope of strong filament materials, (b) forming a thermoplastic polymer fiber rope, (c) to mixing the two ropes, and (d) extracting the mixed rope for further use

I motholdets kolonne 11 og 12 beskrives det at et armenngsfibertau 1 rulles ut og ledes gjennom en fiberleder 3 til en Godet-rull 4 som er synkronisert med en noe langsommere Godet-rull 11 slik at fibrene slakkes og blir spenningsfne Individuelle tråder av termoplastfiber vikles av spoler 2 og sendes gjennom en annen fiberleder 3 over den første Godet-rullen 4 Imidlertid blandes ikke fibrene på den første Godet-rullen, men armeringsfibrene sendes for seg gjennom en fiberleder 5 til en gass-fiberspredeboks 40 sprer armeringsfibrene i sideveis retning Termoplastfibrene ledes fra den første Godet-rullen 4 til en annen prosess gjennom en annen fiberleder 5 Etter gass-fiberspredeboksen 40 blandes armenngsfibrene og matnsefibrene (som var spredt i utgangspunktet) over en stillestående stang 8 En ulempe ved D7 er at det er beskrevet en vridning av det fremstilte bånd en halv gang per 0,91 m av båndet En slik vridning av båndet er i direkte motsetning til foreliggende oppfinnelse, hvor det tilstrebes så lite vridning som mulig i det dannede bånd, for å bibeholde armeringsfibrenes styrke In the counter's columns 11 and 12, it is described that an arm length fiber rope 1 is unrolled and led through a fiber conductor 3 to a Godet roll 4 which is synchronized with a somewhat slower Godet roll 11 so that the fibers are relaxed and become tension free Individual strands of thermoplastic fiber are unwound coils 2 and are sent through another fiber conductor 3 above the first Godet roll 4 However, the fibers on the first Godet roll are not mixed, but the reinforcing fibers are sent individually through a fiber conductor 5 to a gas fiber spreading box 40 spreads the reinforcing fibers in a lateral direction The thermoplastic fibers are guided from the first Godet roll 4 to another process through another fiber guide 5 After the gas-fiber spreader box 40, the arming fibers and matnse fibers (which were initially spread) are mixed over a stationary rod 8 A disadvantage of D7 is that a twisting of the produced is described ribbon half a time per 0.91 m of the ribbon Such twisting of the ribbon is in direct opposition to the present invention, where it strive for as little twist as possible in the formed band, in order to maintain the strength of the reinforcing fibres

De motholdte patentskriftene D8 US 4818318, "Method of forming composite fiber blends", D9 US 4871491, "Process for preparing composite articles from composite fiber blends" og D10 US 4874563, "Process for preparing tows from composite fiber blends", alle med Paul Mc Mahon, Tai-Shung Chung som oppfinnere, som i D7, beskriver varianter av det amerikanske patentskriftet D7, med samme tegninger og med stort sett like beskrivelser som D7 The contested patents D8 US 4818318, "Method of forming composite fiber blends", D9 US 4871491, "Process for preparing composite articles from composite fiber blends" and D10 US 4874563, "Process for preparing tows from composite fiber blends", all with Paul Mc Mahon, Tai-Shung Chung as inventors, as in D7, describes variants of the US patent document D7, with the same drawings and with largely the same descriptions as D7

I den foreliggende oppfinnelsen hvor det tilstrebes dannelse av et komposittbånd hvor struktur- og matrise-filamentene er godt blandet men ikke vridd over hverandre / tvunnet og således parallelle, og at komposittbåndet beholder en stor bredde i forhold til tykkelsen i den videre oppvikhng eller bruk av komposittbåndet I motsetningen til gass-fiberspredeboksen 40 i motholdet skjer spredningen av armeringsfibrene i foreliggende oppfinnelse ved å la bunten (9) av strukturelle filamenter (1) løpe over ruller 211, 212, 223 som vist i Fig 1 til bunten er omdannet til et bredt bånd (6) som vist i Fig 2 Tilsvarende skjer det en spredning av matnsefiberfilamenter fra en bunt (10) som løper ut over ruller 231, 232, 244 til et bredt bånd (7) Disse samles i motsetning til motholdets stenger over en rulle 3 In the present invention, where the aim is to create a composite tape where the structure and matrix filaments are well mixed but not twisted over each other / twisted and thus parallel, and that the composite tape retains a large width in relation to the thickness in the further folding or use of the composite tape In contrast to the gas-fiber spreading box 40 in the counter, the spreading of the reinforcing fibers in the present invention takes place by allowing the bundle (9) of structural filaments (1) to run over rollers 211, 212, 223 as shown in Fig. 1 until the bundle is converted into a wide band (6) as shown in Fig 2 Correspondingly, there is a spread of mat fiber filaments from a bundle (10) which runs out over rollers 231, 232, 244 to a wide band (7). These are collected, in contrast to the bars of the support, over a roller 3

EPP 0 033 244 legger en matrise utenpå en fiber ved å la fiberen passere gjennom en ekstrusjonspresse eller et bad med smeltet termoplastmatenale EPP 0 033 244 applies a matrix to the outside of a fiber by passing the fiber through an extrusion press or a bath of molten thermoplastic material

US-patent 5 425 796 og US 5 011 523 gjelder begge fremstilling av glassfiberfilamenter og termoplastfilamenter som las løpe sammen til en tråd som har en relativt dårlig fordeling av glassfiber med et omkringliggende dekke av termoplastfilamenter, se fig 3 a, b og c i angjeldende US-patent US US patent 5 425 796 and US 5 011 523 both relate to the production of glass fiber filaments and thermoplastic filaments which are allowed to run together into a thread which has a relatively poor distribution of glass fiber with a surrounding cover of thermoplastic filaments, see fig 3 a, b and c in the relevant US -patent US

5 011 523 viser også at den ferdige kompositt-tråd kappes i korte biter, noe som gjør ftberstrukturen i tråden uegnet for av komposittemner til bærende konstruksjoner som krever høyest mulig styrke i forhold til vekt Karbonfiber kan i motsetning til de viste US-patenter ikke dras rett ut av en smelte, men må dannes gjennom en noe mer kompleks prosess hvor en precursor-tråd, for eksempel av acrylfiber, dras gennom en høytemperatur-ovn hvor den forkulles til en ikke-smeltbar karbonfiber, som er ett av de ønskede utgangspunktene for foreliggende oppfinnelse 5 011 523 also shows that the finished composite wire is cut into short pieces, which makes the fiber structure in the wire unsuitable for composite items for load-bearing constructions that require the highest possible strength in relation to weight Carbon fiber cannot, in contrast to the US patents shown, be pulled straight out of a melt, but must be formed through a somewhat more complex process where a precursor thread, for example of acrylic fiber, is pulled through a high-temperature furnace where it is charred into a non-fusible carbon fiber, which is one of the desired starting points for present invention

PCT/FR97/01184 viser ekstrudenng av glass og dannelse av termoplastbelagt glassfibertråd, og vikling av det ferdige materialet på en spole PCT/FR97/01184 discloses extruding glass and forming thermoplastic coated fiberglass wire, and winding the finished material onto a spool

US 3 091 018 belegger også en glassfibertråd med resinfiber ved oppvarming, hvor det dannes en kappe av resinfiber utenpå glassfibertråden Hensikten er ikke en homogen fordeling av glass og resinfiber, men en kjerne av det ene materialet US 3 091 018 also coats a glass fiber thread with resin fiber upon heating, where a coat of resin fiber is formed on the outside of the glass fiber thread The purpose is not a homogeneous distribution of glass and resin fiber, but a core of the one material

DE 2018019 sammenkjører to filamenter av to forskjellige fibertyper i en kam og kjøres over på ruller som er stilt 90 grader på tvers av kammens plan, og som således samler planet til en tråd DE 2018019 brings together two filaments of two different fiber types in a comb and is run over on rollers which are set at 90 degrees across the plane of the comb, and which thus gather the plane into a thread

EP 0 182 335 beskriver to garn som vris eller "tvistes" og som derved ikke har de ønskede egenskaper for foreliggende oppfinnelses brede bånd som skal være hovedsakelig uten vridning for å unngå svakheter i karbon- bor- eller aramid-filamentene i det ferdige komposittmateriale, og som må være mest mulig uten vridning for å unngå kryssede strukturfiberfilamenter og matnsefiberfilamenterfør sammenfønng for å oppnå en best mulig fordeling og blanding av disse to typene filamenter EP 0 182 335 describes two yarns which are twisted or "twisted" and which thereby do not have the desired properties for the wide ribbon of the present invention which must be mainly without twisting to avoid weaknesses in the carbon-boron or aramid filaments in the finished composite material, and which must be as much as possible without twisting to avoid crossed structural fiber filaments and food fiber filaments before joining to achieve the best possible distribution and mixing of these two types of filaments

DE 36 34 904 viser glassfiber som trekkes fra en smelte hvorfra glassfiberfilamenter løper inn på en rulle hvor den blir påført seis, og så løper den seisede glassfibertråden mn i et rotasjonskammer hvor fiberen slynges og påføres en vridning, hvorpå den vndde tråden av mange filamenter vikles på en spole DE 36 34 904 shows glass fiber drawn from a melt from which glass fiber filaments run onto a roll where it is applied to seis, and then the sintered glass fiber thread mn runs in a rotary chamber where the fiber is wound and applied a twist, upon which the twisted thread of many filaments is wound on a coil

US 4 539 249 tvinner først en grafittfiber og omspinner så tråden av grafittfiber med en resinfiber slik at det dannes et enkelt garn som kan veves til hybride duker for bruk i en form hvor smeltestoffet kan varmes opp og danne et resin-grafittlaminat Den uønskede tvinning av grafittfiberen svekker grafittfilamentene i et komposittfiberemne som bygges ut av en tråd dannet ifølge US-patentet US 4,539,249 first twists a graphite fiber and then respins the strand of graphite fiber with a resin fiber to form a single yarn that can be woven into hybrid cloths for use in a mold where the fusible can be heated to form a resin-graphite laminate The unwanted twisting of the graphite fiber weakens the graphite filaments in a composite fiber blank that is constructed from a thread formed according to the US patent

Problemstilling. Problem statement.

Forekomst av "reir" hvor strukturelle fibre ikke er i kontakt med resin, og forekomst av områder med for mye resin og mangel på strukturelle fibre, gir et svekket komposittfibermatenaie Occurrence of "nests" where structural fibers are not in contact with resin, and occurrence of areas with too much resin and a lack of structural fibers, gives a weakened composite fiber material

Den strukturelle fiber kan foreligge som en ganske løs bunt av for eksempel 1000 til 100 000 filamenter, for eksempel av karbon, bor, aramid, keramisk stoff eller metall, hvor bunten vanligvis foreligger viklet uten vridning ("non-twisted") på en spole Diameteren av hvert enkelt filament kan være 5 til 20 my The structural fiber may be present as a fairly loose bundle of, for example, 1000 to 100,000 filaments, for example of carbon, boron, aramid, ceramic material or metal, where the bundle is usually wound non-twisted on a spool The diameter of each individual filament can be 5 to 20 my

Den strukturelle fiber skal benyttes i en prosess hvor den føres sammen med en tilsvarende bunt av matrisefiber av termoplast-matenale som PP, PET, PBT, PEN, PS, PEEK eller andre Filamentenes antall i bunten kan være 1000 The structural fiber must be used in a process where it is fed together with a corresponding bundle of matrix fiber of thermoplastic materials such as PP, PET, PBT, PEN, PS, PEEK or others. The number of filaments in the bundle can be 1,000

-100 000 filamenter med en diameter for eksempel i området 10 - 40 my -100,000 filaments with a diameter for example in the range of 10 - 40 my

Det er to vesentlige problemer ved sammenfønng av bunter av strukturelle fibre med bunter av matnsefibre There are two significant problems when joining bundles of structural fibers with bundles of food fibers

Det ene problemet er at dersom man fører sammen bunten med strukturelle fibre med bunten med matnsefibre, oppstår en komposittfiberbunt hvor det ikke nødvendigvis foreligger noen jevn fordeling av strukturelle fibre og matnsefibre, men at de respektive materialer legger seg i tynnere bunter av strukturelle filamenter og matrisefilamenter som er dårlig fordelt på filamentnivå Spesielt karbonfiberbunter kan ha svært tynne filamenter som ligger tett og som kan være vanskelige å skille fra hverandre for av matrisefilamenter eller inntrengning av smeltet matrisemateriale En årsak til dette at matrisefilamenter ikke klarer å legge seg mellom karbonfilamentene kan være karbonfilamentenes mindre diameter og deres høye stivhet The one problem is that if you bring together the bundle of structural fibers with the bundle of mat fibers, a composite fiber bundle is created where there is not necessarily an even distribution of structural fibers and mat fibers, but that the respective materials lie in thinner bundles of structural filaments and matrix filaments which is poorly distributed at the filament level Carbon fiber bundles in particular can have very thin filaments that lie close together and which can be difficult to separate from each other due to matrix filaments or penetration of molten matrix material One reason for this is that matrix filaments are unable to fit between the carbon filaments may be the carbon filaments' smaller diameter and their high stiffness

Det andre problemet spesielt ved bruken av karbonfiber, er at filamentene bør ligge rettest mulig, uten knekk eller bukter på fibrene Et avvik i retthet for ett enkelt fiberfilament med mer enn halve fitamentets diameter kan medføre vesentlig reduksjon i filamentets kompresjonsmodulus og kompresjonsstyrke, samt andre kompresjonsegenskaper, og også strekkmodulen, strekkstyrken og bruddtøyning, både kompresjonsbruddtøyning og strekkbruddtøyning The other problem, especially with the use of carbon fibre, is that the filaments should lie as straight as possible, without kinks or bends in the fibres. A deviation in straightness for a single fiber filament of more than half the diameter of the filament can result in a significant reduction in the filament's compression modulus and compression strength, as well as other compression properties , and also the tensile modulus, tensile strength and breaking strain, both compression breaking strain and tensile breaking strain

Det er altså ønskelig å oppnå en jevn fordeling av strukturelle filamenter og matrisefilamenter Det er ytterligere ønskelig at spesielt de strukturelle filamentene er rettest mulig for å unngå knekk på filamentene Dersom filamentene ligger rett vil også fordelingen og blandingen av strukturelle fibre og matnsefibre kunne skje lettere It is therefore desirable to achieve an even distribution of structural filaments and matrix filaments. It is further desirable that the structural filaments in particular are as straight as possible to avoid breakage of the filaments. If the filaments lie straight, the distribution and mixing of structural fibers and matrix fibers will also be easier

Kort sammenfatning av oppfinnelsen Brief summary of the invention

En løsning på de ovennevnte problemer er en fremgangsmåte for å fremstille komposittfiber med en forbedret fordeling av ikke-smeltbare strukturelle fibre av karbon, bor eller aramid, og matrisefiberfilamenter av termoplast, for eksempel PET, PP, PCB, PEEK, omfattende følgende trinn A solution to the above problems is a method for producing composite fibers with an improved distribution of non-fusible structural fibers of carbon, boron or aramid, and matrix fiber filaments of thermoplastics, for example PET, PP, PCB, PEEK, comprising the following steps

spredning av minst en bunt av strukturelle filamenter som føres over flere ruller til minst ett første bredt bånd med minst en flatside og med en spreading at least one bundle of structural filaments which is passed over several rolls to at least one first wide band with at least one flat side and with a

tykkelse tilsvarende en eller et lite antall strukturelle filamenter, hvor spredningen av bunten av strukturelle fibre danner hovedsakelig parallelt løpende og kontinuerlige strukturelle filamenter, thickness corresponding to one or a small number of structural filaments, where the spread of the bundle of structural fibers forms mainly parallel running and continuous structural filaments,

spredning av minst en bunt av matrisefilamenter som føres over flere andre ruller til minst et andre bredt bånd med minst en flatside og med en tykkelse tilsvarende en eller et lite antall matrisefilamenter, hvor spredningen av bunten av matrisefilamenter danner hovedsakelig parallelt og kontinuerlig løpende matrisefilamenter, spreading of at least one bundle of matrix filaments which is passed over several other rolls to at least a second wide band with at least one flat side and of a thickness corresponding to one or a small number of matrix filaments, where the spreading of the bundle of matrix filaments forms essentially parallel and continuously running matrix filaments,

hvor det nye og oppfinnenske ved oppfinnelsen omfatter følgende trinn where the new and inventive nature of the invention includes the following steps

at minst ett av båndet med strukturelle filamenter eller båndet med matrisefilamenter varmes før sammenfønngen av båndene slik at filamentene hefter i det minste delvis sammen etter sammenfønngen, slik at komposittbåndet gjøres i det minste delvis konsolidert, og that at least one of the ribbon of structural filaments or the ribbon of matrix filaments is heated prior to joining the ribbons so that the filaments at least partially stick together after joining, so that the composite ribbon is at least partially consolidated, and

at man fører det første båndet med den minst ene flatsiden mot det andre båndets minst ene flatside sammen over minst en kollektorrulle for å danne et komposittbånd hvor man lar komposittbåndet beholde en stor bredde i forhold til tykkelsen, og hvor man unngår å vri komposittbåndet i den videre oppvikhng eller bruk av komposittbåndet that one leads the first tape with at least one flat side against at least one flat side of the second tape together over at least one collector roll to form a composite tape where the composite tape is allowed to retain a large width in relation to the thickness, and where one avoids twisting the composite tape in the further lifting or use of the composite band

Oppfinnelsen er også et komposittfiber med en forbedret fordeling av ikke-smeltbare strukturelle fibre av karbon, bor eller aramid, og matrisefiberfilamenter av termoplast, for eksempel PET, PP, PCB, PEEK, hvor det nye ved oppfinnelsen er følgende trekk The invention is also a composite fiber with an improved distribution of non-fusible structural fibers of carbon, boron or aramid, and matrix fiber filaments of thermoplastics, for example PET, PP, PCB, PEEK, where the new feature of the invention is the following

at den er fremstilt ved sammenløping i samme retning av et første strukturfilament-bånds minst ene flatside mot minst et andre termoplastisk matnsefilament-bånds minst ene flatside til et komposittbånd, hvor man lar komposittbåndet beholde en stor bredde i forhold til tykkelsen i den videre oppvikhng eller bruk av komposittbåndet, that it is produced by joining in the same direction of at least one flat side of a first structural filament tape against at least one flat side of at least a second thermoplastic material filament tape to form a composite tape, where the composite tape is allowed to retain a large width in relation to the thickness in the further folding or use of the composite band,

hvor minst en bunt av strukturelle filamenter er spredt ved å la det løpe over ruller til minst et første bredt bånd med den minst ene flatside og med en tykkelse tilsvarende en eller et lite antall strukturelle filamenter, hvor spredningen av bunten av strukturelle fibre danner hovedsakelig parallellt løpende og kontinuerlige strukturelle filamenter, wherein at least one bundle of structural filaments is spread by running over rollers to at least a first wide band with the at least one flat side and of a thickness corresponding to one or a small number of structural filaments, wherein the spread of the bundle of structural fibers forms substantially parallel running and continuous structural filaments,

hvor minst en bunt av matrisefilamenter er spredt til minst et andre bredt bånd med dets minst ene flatside og med en tykkelse tilsvarende en eller et lite antall matrisefilamenter, hvor spredningen av bunten av matrisefilamenter danner hovedsakelig parallellt og kontinuerlig løpende matrisefilamenter wherein at least one bundle of matrix filaments is spread into at least a second wide band with at least one flat side thereof and of a thickness corresponding to one or a small number of matrix filaments, wherein the spread of the bundle of matrix filaments forms substantially parallel and continuously running matrix filaments

Fordeler ved oppfinnelsen Advantages of the invention

Ved oppfinnelsen kan man oppnå en jevn fordeling av strukturelle filamenter og matrisefilamenter Det er ved oppfinnelsens fremgangsmåte mulig å oppnå at spesielt de strukturelle filamentene ligger rett for å unngå knekk på filamentene, og at de innbakte fiiamentenes trykkfasthet på mikronivå dermed summerer seg opp til en trykkfasthet tilsvarende deres antall også på makronivå for komposittmaterialet Ved at filamentene ligger rett og parallellt vil også fordelingen og blandingen av strukturelle fibre og matnsefibre skje lettere, og man oppnår et bånd med svært godt fordelte strukturelle filamenter og matrisefilamenter også helt ned på filament-nivå Dette gir gode laminategenskaper En jevn fordeling av filamenter på mikronivå vil redusere den gjennomsnittlige strømningsveien som hvert enkelt mikrovolum av smeltet matrise behøver å vandre for å finne sin plass i kontakt med strukturelle fibre Dette reduserer prosessenngstiden og impregnenngstiden for hvert enkelt strukturfilament og dermed impregnenngstiden for hele komposittmaterialet With the invention, it is possible to achieve an even distribution of structural filaments and matrix filaments. With the method of the invention, it is possible to achieve that the structural filaments in particular lie straight to avoid breakage of the filaments, and that the compressive strength of the baked-in filaments at the micro level thus adds up to a compressive strength corresponding to their number also at the macro level for the composite material By the fact that the filaments lie straight and parallel, the distribution and mixing of structural fibers and mat nse fibers will also be easier, and a band with very well distributed structural filaments and matrix filaments is also obtained right down to the filament level This gives good laminate properties An even distribution of filaments at the micro level will reduce the average flow path that each individual micro volume of molten matrix needs to travel to find its place in contact with structural fibers This reduces the processing time and the impregnation time for each individual structural filament and derm ed the impregnation time for the entire composite material

Kort figurbesknvelse Short figure reduction

Figurene 1 og 2 illustrerer et sidenss og et plannss av en utførelse av oppfinnelsen med et oppsett med et stativ av spoler med strukturelle fiberbunter og matrisefiberbunter som hver for seg rulles av spolene og rulles over brede ruller og spres til hvert sitt brede bånd inntil de to båndene samles i en prosess ifølge oppfinnelsen til et bredt bånd som da vil være av komposittfiber Figur 3 er et sidenss av de to spredte båndene som løper inn på rullen som kan kalles en kollektor eller samler eller blandestasjon, hvor det dannes et komposittfiberbånd Figur 4 er et tenkt snitt gjennom et slikt komposittfiberbånd, hvor en flatside av det første båndet ligger an mot en flatside av det andre båndet Figur 5 er et tenkt forstørret snitt gjennom et slikt komposittfiberbånd i begynnelsen av sammenfønngsprosessen hvor man ser strukturelle filamenter 1 liggende overfor matrisefilamenter 2 Figur 6 er et tenkt forstørret snitt gjennom et slikt komposittfiberbånd i slutten av eller etter sammenfønngsprosessen hvor man ser strukturelle filamenter liggende fordelt mellom matnsefilamenter Figures 1 and 2 illustrate a side view and a plan view of an embodiment of the invention with a setup with a rack of coils of structural fiber bundles and matrix fiber bundles which are individually unwound from the coils and rolled over wide rolls and spread to each of the wide bands until the two the ribbons are collected in a process according to the invention into a wide ribbon which will then be made of composite fiber Figure 3 is a side view of the two scattered ribbons that run onto the roll which can be called a collector or collector or mixing station, where a composite fiber ribbon is formed Figure 4 is an imaginary section through such a composite fiber band, where a flat side of the first band rests against a flat side of the second band Figure 5 is an imaginary enlarged section through such a composite fiber band at the beginning of the joining process where structural filaments 1 are seen lying opposite matrix filaments 2 Figure 6 is an imaginary enlarged section through such a composite fiber band at the end of or after joining process where you see structural filaments lying distributed between food filaments

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen. Detailed description of the invention.

Figurene 1 og 2 illustrerer i sidenss og i plannss en utførelse av oppfinnelsen med et oppsett med et stativ 16 med spoler 11,12 med strukturelle fiberbunter 9 og spoler 13,14,15 med matrisefiberbunter 10 som hver for seg rulles av spolene og rulles over brede ruller 122, 121, 213, 221, 222, 223 for strukturelle fibre og spoler 231, 232, 241, 242, 243, 244 inntil de hver for seg er spredt til brede, flate bånd som samles i en prosess ifølge oppfinnelsen til et bredt bånd 8 av komposittfiber Figures 1 and 2 illustrate in side view and in plan an embodiment of the invention with a setup with a stand 16 with coils 11,12 with structural fiber bundles 9 and coils 13,14,15 with matrix fiber bundles 10 which are individually rolled off the coils and rolled over wide rolls 122, 121, 213, 221, 222, 223 for structural fibers and coils 231, 232, 241, 242, 243, 244 until they are individually spread into wide, flat bands which are collected in a process according to the invention into a wide band 8 of composite fiber

Strukturelle filamenter 1 inneholdes i den minst ene strukturelle fiberbunt 9 Rullene 211 til 223 former bunten 9 til et bredere bånd 6 omfattende spredte strukturelle fibre eller fiberfilamenter 1 Matrisefilamenter 2 inneholdes i en matrisefiberbunt 10 Rullene 231 til 244 former bunten 10 til et bredere bånd 7 av spredte matnsefibre eller matrisefilamenter 2 Figur 3 er et sidenss av de spredte båndene 6 og 7 som løper inn på en kollektorrulle 3 hvor det dannes et komposittfiberbånd 8 Kollektorrullen 3 inngår som et sentralt element i oppfinnelsens fremgangsmåte og kan også kalles en samler eller blandestasjon 3 Kollektorrullen fører sammen båndene 6 og 7 til et komposittfiberbånd 8, sammensatt av strukturelle fibre eller strukturelle filamenter 1 og matnsefibre eller matrisefilamenter 2 Man kan anta at båndet 6 med de strukturelle fibre kan føres inn utenpå båndet 7 med matnsefiber fordi de strukturelle fibrene 1 ofte vil være stivere enn matnsefibrene 2 og dermed vil tvinge seg ned mellom disse på grunn av forskjellen i stivhet En stabilisator 4, som ikke er absolutt påkrevet, kan benyttes for å lede for det spredemiksede komposittfiberbåndet 6 inn på en komposittfiberspole 5 for den fremstilte komposittfiberbånd 8, eller komposittfiberbåndet 8 kan ledes direkte inn i en prosess hvor det skal bygges et komposittprodukt Structural filaments 1 are contained in the at least one structural fiber bundle 9 Rolls 211 to 223 form the bundle 9 into a wider band 6 comprising dispersed structural fibers or fiber filaments 1 Matrix filaments 2 are contained in a matrix fiber bundle 10 Rolls 231 to 244 form the bundle 10 into a wider band 7 of dispersed food fibers or matrix filaments 2 Figure 3 is a side view of the dispersed bands 6 and 7 which run onto a collector roll 3 where a composite fiber belt is formed 8 The collector roll 3 forms a central element in the method of the invention and can also be called a collector or mixing station 3 The collector roll brings the bands 6 and 7 together into a composite fiber band 8, composed of structural fibers or structural filaments 1 and mat fibers or matrix filaments 2. It can be assumed that the band 6 with the structural fibers can be inserted outside the band 7 with mat fibers because the structural fibers 1 will often be stiffer than the food fibers 2 and thus will force itself down m between these due to the difference in stiffness A stabilizer 4, which is not absolutely required, can be used to lead the spread-mixed composite fiber tape 6 onto a composite fiber spool 5 for the manufactured composite fiber tape 8, or the composite fiber tape 8 can be directed directly into a process where a composite product is to be built

Figur 4 er et tenkt snitt på langs, tidlig i sammenfønngsprosessen, gjennom et slikt komposittfiberbånd 8, hvor en flatside 18 av båndet 6 ligger an mot en flatside 19 av båndet 7 Figur 5 er et forstørret utsnitt på tvers gjennom en del av et slikt komposittfiberbånd 8, her sett i begynnelsen av sammenfønngsprosessen hvor man ser strukturelle filamenter 1 liggende Figure 4 is an imaginary longitudinal section, early in the joining process, through such a composite fiber band 8, where a flat side 18 of the band 6 rests against a flat side 19 of the band 7 Figure 5 is an enlarged cross section through part of such a composite fiber band 8, here seen at the beginning of the joining process where structural filaments 1 are seen lying down

overfor matrisefilamenter 2 Figur 6 er et tenkt forstørret utsnitt gjennom en del av et slikt komposittfiberbånd 81 slutten av eller etter sammenfønngsprosessen hvor man ser strukturelle filamenter 1 liggende fordelt mellom matrisefilamenter 2 I den sammenførte tilstand kan komposittfiberbåndet være konsolidert ved en delvis smelting av matnsefilamentene slik at disse har heftevne overfor strukturfiberfilamentene, eller båndet kan være ukonsohdert opposite matrix filaments 2 Figure 6 is an imaginary enlarged section through a part of such a composite fiber band 81 at the end of or after the joining process where one sees structural filaments 1 lying distributed between matrix filaments 2 In the joined state, the composite fiber band can be consolidated by a partial melting of the mat nse filaments so that these have adhesion to the structural fiber filaments, or the tape may be uncoordinated

Vanligvis foreligger den strukturelle fiberbunt 9 fra produsentens side som en spole hvor den strukturelle fiberbunt som ikke er spredt På samme måte foreligger vanligvis en ikke spredt matnsefiberbunt 10 fra produsentens side på en matnsefiberspole Imidlertid kan man tenkes å kreve at produsenten fremstiller strukturelle filamenter 1 som et bredt bånd 6 viklet lagvis i kryss på en spole ved fremstillingen av de strukturelle filamenter, slik at man unngår å måtte spre bunten 9 in situ når den skal føres sammen i foreliggende prosess Tilsvarende kan matrisefibefrilamenter 2 tenkes levert som et bredt bånd 7 på en spole slik at man unngår trinnet med å spre bunten 10 til et bredt bånd 7 før kollektorrullen 3 Generally, the structural fiber bundle 9 is provided by the manufacturer as a coil where the structural fiber bundle that is not spread In the same way, a non-dispersed mat fiber bundle 10 is usually provided by the manufacturer on a mat fiber coil However, it is conceivable to require the manufacturer to produce structural filaments 1 as a wide band 6 is wound in layers crosswise on a coil during the production of the structural filaments, so that one avoids having to spread the bundle 9 in situ when it is to be brought together in the present process. Similarly, matrix fiber filaments 2 can be thought of as delivered as a wide band 7 on a coil so that the step of spreading the bundle 10 into a wide band 7 before the collector roll 3 is avoided

Oppfinnelsen er altså en fremgangsmåte for å fremstille komposittfiber med en forbedret fordeling av ikke-smeltbare strukturelle fibre av karbon, bor eller aramid, og matnsefiber-filamenter av termoplast, for eksempel PET, PP, PCB og PEEK Det særegne ved fremgangsmåten er følgende trinn The invention is therefore a method for producing composite fibers with an improved distribution of non-fusible structural fibers of carbon, boron or aramid, and food-grade fiber filaments of thermoplastics, for example PET, PP, PCB and PEEK. The peculiarity of the method is the following steps

a) spredning av minst en bunt (9) av strukturelle filamenter (1) til minst et første bredt bånd (6) med mtnst en flatside (18) og med en tykkelse tilsvarende a) spreading at least one bundle (9) of structural filaments (1) into at least a first wide band (6) with at least one flat side (18) and with a thickness corresponding to

en eller et lite antall strukturelle filamenter (1), hvor spredningen av bunten (9) one or a small number of structural filaments (1), where the spread of the bundle (9)

av strukturelle fibre danner hovedsakelig parallellt løpende og kontinuerlige strukturelle filamenter (1), of structural fibers form mainly parallel running and continuous structural filaments (1),

b) spredning av minst en bunt (10) av matrisefilamenter (2) til minst et andre bredt bånd (7) med minst en flatside (19) og med en tykkelse tilsvarende b) spreading at least one bundle (10) of matrix filaments (2) into at least a second wide band (7) with at least one flat side (19) and with a thickness corresponding to

en eller et lite antall matrisefilamenter (2), hvor spredningen av bunten (10) av matrisefilamenter (2) danner hovedsakelig parallellt og kontinuerlig løpende matrisefilamenter (2), c) at man fører det første båndet (6) og det andre båndet (7) hovedsakelig parallelt og i samme retning, d) at man i den parallelle stilling sammenfører eller lar sammenløpe det første båndet (6) med den minst ene flatside (18) mot minst det andre båndets one or a small number of matrix filaments (2), where the spread of the bundle (10) of matrix filaments (2) forms mainly parallel and continuously running matrix filaments (2), c) that one leads the first band (6) and the second band (7) ) mainly parallel and in the same direction, d) that in the parallel position the first band (6) is brought together or allowed to run together with at least one flat side (18) against at least the second band's

(7) minst ene flatside (19) til et komposittbånd (8), hvor man lar komposittbåndet (8) beholde en stor bredde i forhold til tykkelsen i den videre oppvikhng eller bruk av komposittbåndet (8) (7) at least one flat side (19) of a composite band (8), where one allows the composite band (8) to retain a large width in relation to the thickness in the further folding or use of the composite band (8)

Ifølge en foretrukket utførelse lar man komposittbåndet (8) beholde en stor bredde i forhold til tykkelsen før det rulles opp flatt på spolen (5) Imidlertid kan det tenkes at dersom hovedhensikten med prosessen kun er å få en jevnt fordeling av komposittfibrene (1,2) og ønsker å få en tykk bunt med rundt tverrsnitt ut av prosessen, kan det tenkes å samle båndet (8) til en bunt igjen, for eksempel i stabilisatoren 4 og leder for spredemiksede komposittfiber Ifølge den foretrukne utførelse av oppfinnelsen ledes båndet flatthggende inn og rulles opp på rullen 5 According to a preferred embodiment, the composite tape (8) is allowed to retain a large width in relation to its thickness before it is rolled up flat on the spool (5). However, it is conceivable that if the main purpose of the process is only to obtain an even distribution of the composite fibers (1,2 ) and want to get a thick bundle with a round cross-section out of the process, it is conceivable to collect the band (8) into a bundle again, for example in the stabilizer 4 and leader for spread-mixed composite fibers According to the preferred embodiment of the invention, the band is guided flat cutting in and is rolled up on the roll 5

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelse dannes det i spredningen av bunten (9) av strukturelle fibre hovedsakelig parallellt løpende strukturelle filamenter (1) Likeledes dannes det i den foretrukne utførelse under spredningen av bunten (10) av matrisefilamenter (2) hovedsakelig parallellt løpende matrisefilamenter (2) Tykkelsen av de strukturelle filamentene (1) og matnsefilamentene (2) er av helst av samme størrelsesorden, og vanligvis slik at de strukturelle filamentene er noe flere og tynnere enn de færre og smeltbare matnsefilamentene, men dette er ikke en betingelse for at fremgangsmåten skal virke According to a preferred embodiment of the invention, during the spreading of the bundle (9) of structural fibers, mainly parallel running structural filaments (1) are formed. Similarly, in the preferred embodiment, during the spreading of the bundle (10) of matrix filaments (2), mainly parallel running matrix filaments are formed ( 2) The thickness of the structural filaments (1) and the food nose filaments (2) are preferably of the same order of magnitude, and usually such that the structural filaments are somewhat more numerous and thinner than the fewer and fusible food nose filaments, but this is not a condition for the method should work

Som en variant kan minst ett av båndet (6) med strukturelle filamenter (1) eller båndet (7) med matrisefilamenter (2) varmes før sammenfønngen av båndene (6,7) slik at båndene hefter helt eller delvis sammen etter sammenfønngen Båndet (7) med matrisefilamenter (2) kan tilføres varme slik at det oppnår delvis smelting eller på annen måte får hefteevne til båndet (6) med strukturelle filamenter (1) Alternativt kan båndet (6) med strukturelle filamenter (1) tilføres varme slik at det ved sammenfønng med båndet (7) med matrisefilamenter (2) overfører varme og delvis smelter båndet (7) med matrisefilamenter (2) eller på annen måte påfører det hefteevne overfor de strukturelle filamenter (1) Fordelen ved å varme båndet (6) med strukturelle fibre er at dette båndet er ikke-smeltbart, og man vil derfor ikke risikere at noen av båndene ryker helt eller delvis før sammenfønngen på kollektorrullen (3) Dersom man tilfører varme til båndet (7) med smeltbare fiamenter (2) foran kollektorrullen (3), risikerer man at ett eller flere av filamentene (2) lokalt kan svekkes og ryke, noe som ville forstyrre prosessen As a variant, at least one of the tape (6) with structural filaments (1) or the tape (7) with matrix filaments (2) can be heated before the joining of the tapes (6,7) so that the tapes fully or partially stick together after the joining The tape (7 ) with matrix filaments (2) can be supplied with heat so that it achieves partial melting or otherwise acquires adhesiveness to the tape (6) with structural filaments (1) Alternatively, the tape (6) with structural filaments (1) can be supplied with heat so that by bonding with the tape (7) with matrix filaments (2) transfers heat and partially melts the tape (7) with matrix filaments (2) or otherwise imparts adhesion to the structural filaments (1) The advantage of heating the tape (6) with structural fibers is that this tape is non-fusible, and you therefore do not want to risk any of the tapes breaking completely or partially before joining on the collector roll (3) If you apply heat to the tape (7) with fusible filaments (2) in front of the collector roll (3) , there is a risk that one or more of the filaments (2) may locally weaken and break, which would disrupt the process

Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen kan minst ett av båndene (6,7) med strukturelle filamenter (1) eller matrisefilamenter (2) lades før sammenfønngen av båndene, slik at de strukturelle filamentene (1) eller matnsefilamentene (2) spres innbyrdes Dette kan utføres ved å montere børster eller elektroder ved buntene 9,10 og sette på en spenning Båndene (6,7) med strukturelle filamenter (1) og med matrisefilamenter (2) kan lades med motsatte fortegn på ladningene slik at de minst to båndene (6,7) tiltrekker hverandre ved sammenfønngen til ett komposittfiberbånd (8) According to another embodiment of the invention, at least one of the bands (6,7) with structural filaments (1) or matrix filaments (2) can be charged before joining the bands, so that the structural filaments (1) or matrix filaments (2) are dispersed among themselves. This can is carried out by mounting brushes or electrodes at the bundles 9,10 and applying a voltage The ribbons (6,7) with structural filaments (1) and with matrix filaments (2) can be charged with opposite signs of the charges so that at least two ribbons (6 ,7) attract each other at the joining of one composite fiber band (8)

Ifølge den foretrukne utførelse av oppfinnelsen er bunten (9) av strukturelle filamenter (1) uten vridning Dette er helt vesentlig for å unngå knekk i de strukturelle filamentene, spesielt karbonfilamenter Bunten (10) av matrisefilamenter (2) bør også være uten vndning, men dette er mindre vesentlig enn at de strukturelle filamentene skal være uten vridning, fordi matnsefilamentene uansett skal smeltes helt eller delvis til slutt Imidlertid kan det være en stor fordel for blandingen av de to båndene (6) og (7) at begge bunter er helt uten vridning, dvs uten kryssende filamenter i særlig grad etter spredning According to the preferred embodiment of the invention, the bundle (9) of structural filaments (1) is without twisting. This is absolutely essential to avoid breakage in the structural filaments, especially carbon filaments. The bundle (10) of matrix filaments (2) should also be without twisting, but this is less important than that the structural filaments must be without twisting, because the matnse filaments must anyway be completely or partially melted in the end However, it can be a great advantage for the mixture of the two bands (6) and (7) that both bundles are completely without twisting, i.e. without crossing filaments particularly after spreading

Ved å benytte fordeling av flere alternerende lag av bånd (6,7) kan man bygge opp et komposittbånd av ønsket struktur og tykkelse, og med en kontrollert fordeling av filamenter By using the distribution of several alternating layers of tape (6,7), a composite tape of the desired structure and thickness can be built up, and with a controlled distribution of filaments

Det kan monteres sensorer for å kontrollere om båndene (6,7) har oppnådd ønsket minste bredde før kollektorrullen (3) Etter kollektorrullen (3) kan det være anordnet ruller (ikke vist) for å ivareta fordelingen og for å oppnå ytterligere blanding av strukturelle filamenter (1) og matrisefilamenter (2) Disse rullene kan bidra til bedre å styre båndet (8) inn på komposittfiberspolen (5) eller en større coil, eller for å lede båndet (8) inn i en ønsket prosess som anvender et slikt komposittfiberbånd som er bedre fordelt innbyrdes Komposittfiberbåndet (8) kan også innsnevres til en bunt igjen, da med sterkt forbedret fordeling av matrisefilamenter (2) og strukturelle filamenter (1) Sensors can be fitted to check whether the belts (6,7) have reached the desired minimum width before the collector roll (3) After the collector roll (3) there can be arranged rolls (not shown) to take care of the distribution and to achieve further mixing of structural filaments (1) and matrix filaments (2) These rollers can help to better guide the ribbon (8) onto the composite fiber spool (5) or a larger coil, or to guide the ribbon (8) into a desired process that uses such a composite fiber ribbon which is better distributed among themselves The composite fiber band (8) can also be narrowed into a bundle again, then with greatly improved distribution of matrix filaments (2) and structural filaments (1)

Forskjellige fibre krever forskjellig oppsett i systemet for å få en passende spredning av filamentene Filamentdiameter-forholdet mellom strukturfiber og matrisefiber er med på å bestemme antall spoler av forskjellig type Vektforholdet mellom fibrene kan defineres innenfor små toleranser basert på tex i hver av spolene Different fibers require different set-up in the system to get a suitable dispersion of the filaments The filament diameter ratio between structural fiber and matrix fiber helps to determine the number of coils of different types The weight ratio between the fibers can be defined within small tolerances based on the tex in each coil

Henvisningstall Reference number

1 Strukturelle filamenter i en strukturell fiber /fiberbunt 1 Structural filaments in a structural fiber / fiber bundle

2 Matrisefilamenter i en matnsefiber / matnsefiberbunt 2 Matrix filaments in a food fiber / food fiber bundle

3 En kollekter eller samler eller blandestasjon 3 A collector or collector or mixing station

4 Stabilisator og leder for spredemiksede komposittfiber 4 Stabilizer and conductor for spread-mixed composite fibres

5 Komposittfiberspole for den fremstilte komposittfiber 5 Composite fiber spool for the manufactured composite fiber

6 Spredte strukturelle fibre eller -filamenter 1 6 Scattered structural fibers or filaments 1

7 Spredte matnsefibre eller -filamenter 2 7 Scattered food fibers or filaments 2

8 Komposittfiber, sammensatt av strukturelle fibre eller -filamenter 1 og matnsefibre eller -filamenter 2 8 Composite fibre, composed of structural fibers or filaments 1 and food fibers or filaments 2

9 Strukturelle fiberbunt fra spole, ikke spredt 9 Structural fiber bundle from coil, not dispersed

10 Matnsefiber fra spole, ikke spredt 10 Food fiber from spool, not dispersed

11 Strukturell fiber 1 på spole 11 Structural fiber 1 on spool

12 Strukturell fiber på spole 12 Structural fiber on spool

13 Matnsefiber på første spole 13 Matnse fiber on the first spool

14 Matnsefiber på andre spole 14 Food fiber on second spool

15 Matnsefiber på tredje spole 15 Matnse fiber on third coil

16 Stativ for spoleoppheng 16 Stand for coil suspension

17 strekkstynngssystem, bremseenhet 17 tensioning system, brake unit

18 Flatside av bånd med strukturelle filamenter 1 18 Flat side of ribbon with structural filaments 1

19 Flatside av bånd med restn/matnsefilamenter 2 19 Flat side of ribbon with residual/food filaments 2

20 Stativsystem for spoler 20 Stand system for coils

21 Skiller for strukturelle fibre og matnsefibre 21 Separators for structural fibers and food fibres

51 Roterende aksling for å holde spole for komposittfiber 51 Rotating shaft to hold spool for composite fiber

52 Stativ for komposittfiberspoler 52 Stand for composite fiber spools

53 Spenningsstynng og rotasjonsstynng for spole 53 Tension tension and rotation tension for coil

54 Styring for fyllmgsmåte for spole 54 Control for filling method for coil

201 Ledeøyne for strukturell fiberbunt, fiberstøtte ut fra spolen 202 Ledeøyne for matnsefiberbunt, fiberstøtte ut fra spolen 211 Første rulle in sprede-rulle system for strukturell fibre 212 andre rulle in spreder-bar system for strukturell fibre 201 Guide eyes for structural fiber bundle, fiber support out of the coil 202 Guide eyes for matnse fiber bundle, fiber support out of the coil 211 First roll in spreader roll system for structural fibers 212 second roll in spreader bar system for structural fibers

213 tredje rulle in spreder-bar system for strukturell fibre 213 third roll in spreader-bar system for structural fibers

221 fjerde rulle, hovedspreder unit for strukturell fibre 222 femte rulle, hovedspreder unit for strukturell fibre 223 sjette rulle, hovedspreder unit for strukturell fibre 221 fourth roll, main spreader unit for structural fibers 222 fifth roll, main spreader unit for structural fibers 223 sixth roll, main spreader unit for structural fibers

231 første rulle i matnsefiber spreder-bar unit 232 andre rulle i matnsefiber spreder-bar unit 231 first roll in matnse fiber spreader-bar unit 232 second roll in matnse fiber spreader-bar unit

241 tredje rulle, hoved spreder-bar unit for matnsefiber 242 fjerde rulle, hoved spreder-bar unit for matnsefiber 243 femte rulle, hoved spreder-bar unit for matnsefiber 244 Rulle for å lede spread matnsefiber mot kollektorrullen 5 246 plasmapåfønngsapparat for å skyte plasma på strukturelle fiberfilamenter (1) 241 third roll, main spreader-bar unit for matnose fiber 242 fourth roll, main spreader-bar unit for matnose fiber 243 fifth roll, main spreader-bar unit for matnose fiber 244 Roll to guide spread matnose fiber towards the collector roll 5 246 plasma application device for firing plasma on structural fiber filaments (1)

Claims

1 Process for producing composite fiber with an improved distribution of non-fusible structural fibers of carbon, boron or aramid, and food fiber filaments of thermoplastics, for example PET, PP, PCB, PEEK, comprising the following steps spreading of at least one bundle (9) of structural filaments (1) which is passed over several rolls (211, 212, 213, ) to at least one first wide band (6) with at least one flat side (18) and with a thickness corresponding to one or a small number of structural filaments (1), where the spread of the bundle (9) of structural fibers forms mainly parallel running and continuous structural filaments (1), spreading of at least one bundle (10) of matrix filaments (2) which is passed over several other rolls (231, 232, 241, ) to at least a second wide band (7) with at least one flat side (19) and with a thickness corresponding to one or a small number of matrix filaments (2), where the spread of the bundle (10) of matrix filaments (2) forms essentially parallel and continuously running matrix filaments (2), characterized by that at least one of the band (6) with structural filaments (1) or the band (7) with matrix filaments (2) is heated before joining the bands (6,7) so that the filaments (1, 2) at least partially stick together after joining , so that the composite band (8) is made at least partially consolidated, and that one leads the first band (6) with at least one flat side (18) against at least one flat side (19) of the second band (7) together over at least one collector roll (5) to form a composite band (8) where one allows the composite band (8) keep a large width in relation to the thickness, and where one avoids twisting the composite band (8) in the further folding or use of the composite band (8)

2 Method according to claim 1, where the thickness of the structural filaments (1) is less than the thickness of the food filaments (2)

3 Method according to claim 1, where the number of the structural filaments (1) is greater than or equal to the number of the food nose filaments (2)

4 Method according to claim 1, where the band (6) with structural filaments (1) is supplied with heat so that when joined to the band (7) with matrix filaments (2) it transfers heat and partially melts the band (7) with matrix filaments (2) or on otherwise, it applies adhesiveness to the structural filaments (1) so that the composite tape (8) is made fully or partially consolidated

5 Method according to claim 1, where at least one of the bands (6,7) with structural filaments (1) or matrix filaments (2) is electrostatically charged before joining the bands, so that the structural filaments (1) or matrix filaments (2) can be dispersed among themselves due to equal charge

6 Method according to claim 1, where the bands (6,7) with structural filaments (1) and with matrix filaments (2) are charged with opposite electrostatic charges so that the bands (6,7) attract each other at the joining of a composite fiber band (8)

7 Method according to claim 1, where the bundle (9) of structural filaments (1) is without twist before the spreading process over the rolls is started

8 Method according to claim 1, where the bundle (10) of food nose filaments (2) is without twisting before the spreading process over the rolls is started