DE19624912C2

DE19624912C2 - Machine for the production of prefabricated reinforcement fabrics

Info

Publication number: DE19624912C2
Application number: DE19624912A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Hoersting
Original assignee: LIBA Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: LIBA Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2016-06-22
Also published as: DE19624912A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Herstellung vorkonfektio nierter Verstärkungsgelege mit duro-/thermoplastischer Matrix gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a machine for manufacturing prefabricated Reinforced scrim with thermoset / thermoplastic matrix according to Preamble of claim 1.

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) erlangen zunehmend Bedeutung und beste hen aus Fasern, Faserschichten, Geweben, Gelegen o. ä., welche mittels einer Matrix zu einem Gesamtverbund verbunden werden können. Die zu ver bindenden Fasern, Fäden, Gewebe, Gelege o. ä. werden nachfolgend als Fadenhalbzeuge bezeichnet. Diese Fadenhalbzeuge können mit einer Matrix vorgetränkt sein, wobei diese vorgetränkten Halbzeuge beispielsweise beim SMC-(Sheet-Molding-Compounds)-Verfahren, bei welchem eine duroplastische Matrix angewendet wird, GMT-(glasmattenverstärkte Thermoplaste)-Verfahren, bei welchem eine thermoplastische Matrix angewendet wird, oder Prepregver fahren eingesetzt werden. Bei diesen Faser-Kunststoff-Verbundprodukten muß die Matrix eine gute Haftung zur Faser bzw. zu den Fäden haben, um Kräfte zwischen einzelnen Filamenten optimal übertragen zu können. Besonders wichtig dafür ist eine fehlerfreie Faserbenetzung. So können z. B. angelagerte Luftblasen zu Delaminationserscheinungen führen.Fiber-plastic composites (FKV) are becoming increasingly important and best hen from fibers, fiber layers, fabrics, fabrics or the like, which by means of a Matrix can be connected to an overall network. The ver binding fibers, threads, fabrics, scrims or the like are hereinafter referred to as Called semi-finished products. These semi-finished thread products can be made with a matrix be pre-soaked, these pre-soaked semi-finished products for example SMC (Sheet Molding Compounds) process, in which a thermosetting Matrix is applied, GMT (glass mat reinforced thermoplastics) process, which uses a thermoplastic matrix, or prepregver driving can be used. These fiber-plastic composite products must the matrix has good adhesion to the fiber or threads in order to To be able to optimally transfer forces between individual filaments. Correct fiber wetting is particularly important for this. So z. B. accumulated air bubbles lead to delamination.

Es ist sinnvoll, den qualitätsbestimmenden Tränkungsabschnitt der zu ver bindenden Fadenhalbzeuge dem Verarbeitungsprozeß vorzulagern. Derartige vorgetränkte Fasergebilde bezeichnet man als SMC-Formmassen, GMT- Halbzeuge oder sogenannte Prepregs.It makes sense to ver the quality-determining impregnation section of the pre-binding binding semi-finished products to the processing process. such Pre-impregnated fiber structures are referred to as SMC molding compounds, GMT Semi-finished products or so-called prepregs.

Zur Herstellung von im wesentlichen flächigen Verbundprodukten werden sogenannte Mattenanlagen eingesetzt. Eine derartige Mattenanlage ist für SMC-Formmassen in "Einführung in die Technologie der Faserverbund werkstoffe, Michaeli/Wegener, Karl-Hanser-Verlag, München-Wien, 1989, S. 17" prinzipiell beschrieben. Bei diesen Mattenanlagen wird zunächst der fertig gemischte und noch dünnflüssige Harzansatz auf Trägerfolien aufgetra gen. Ein Endlosroving wird dann unter einem Schneidwerk hindurch geführt und je nach Einstellung in kleinere Stücke zerschnitten, welche dann durch Schwerkraftwirkung auf die berakelte Trägerfolie fallen. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der statistisch orientierten Glasfasern erzielt. Durch zusätzliches Ablegen ungeschnittener Rovings können auch Formmas sen hergestellt werden, die eine unidirektionale Verstärkung mit quasi endlosen Glasfasern aufweisen. Diese quasi endlosen Glasfasern sind in Förderrichtung des Faser-Kunststoff-Verbundes angeordnet. In einem nachfol genden Schritt wird die zweite gleichfalls berakelte Folie auf die erste Folie aufgebracht. Eine intensive Durchmischung der Fasern mit der Harzmasse wird in einer sich daran anschließenden Walkstrecke erzielt. Eine typische Dicke einer derartigen Harzmatte liegt im Bereich von 2 bis 3 mm. Diese Harzmatten werden nach ihrer Herstellung aufgewickelt. Nach einer bestimm ten Reifezeit entsteht durch Eindicken der ursprünglich dünnflüssigen Harz masse eine lederartige und klebrige, aber nicht fädenziehende Matte.For the production of essentially flat composite products so-called mat systems are used. Such a mat system is for SMC molding compounds in "Introduction to technology of fiber composite materials, Michaeli / Wegener, Karl-Hanser-Verlag, Munich-Vienna, 1989, p. 17 "is described in principle. With these mat systems, the ready mixed and still thin resin application on carrier foils An endless roving is then passed under a cutter guided and cut into smaller pieces depending on the setting, which then fall onto the doctored carrier film by gravity. This will achieved an even distribution of the statistically oriented glass fibers. By laying down uncut rovings, you can also use Formmas sen which are unidirectional amplification with quasi have endless glass fibers. These quasi-endless glass fibers are in Conveying direction of the fiber-plastic composite arranged. In a successor The next step is to apply the second film to the first film with a knife applied. Intensive mixing of the fibers with the resin mass is achieved in a subsequent walk. A typical one The thickness of such a resin mat is in the range of 2 to 3 mm. This Resin mats are wound up after they are manufactured. After a certain The ripening time arises from the thickening of the originally thin resin mass a leathery and sticky but not stringy mat.

Beim GMT-Verfahren wird als thermoplastische Matrix vorzugsweise Poly propylen eingesetzt. Die Herstellung von GMT erfolgt vorzugsweise auf sogenannten Doppelbandpressen, in welchen die Matrix in einem Extruder aufgeschmolzen und zwischen zwei Glasmatten eingebracht wird. Zusätzlich werden Thermoplastfolien als Deckschichten zugeführt. Um eine bessere Faser-Matrix-Durchtränkung zu erhalten, wird das Material zuerst in einer Heizzone auf dem Niveau der Schmelztemperatur gehalten und anschließend unter Druck wieder abgekühlt.In the GMT process, poly is preferably used as the thermoplastic matrix propylene used. GMT is preferably produced on so-called double belt presses, in which the matrix in an extruder melted and placed between two glass mats. additionally thermoplastic films are supplied as top layers. To get a better one To get fiber matrix impregnation, the material is first in a Heating zone kept at the level of the melting temperature and then cooled again under pressure.

Um höhere Festigkeiten der Faser-Kunststoff-Verbundprodukte zu erzielen, werden Fadenhalbzeuge als multiaxiale Gelege eingesetzt. Derartige multiaxia le Gelege können z. B. mittels einer Kettenwirkmaschine mit multiaxialen Schußeintragssystemen (System Liba) hergestellt werden.In order to achieve higher strengths of the fiber-plastic composite products, semi-finished thread products are used as multiaxial fabrics. Such multiaxia le clutch can z. B. using a warp knitting machine with multiaxial Weft insertion systems (System Liba) are manufactured.

Die Breite des so herzustellenden Geleges ist durch die Fadenspannung begrenzt, so daß bei Überschreiten einer bestimmten Maximalbreite das Durchhängen der Gelegebahnen zu Fertigungsungenauigkeiten u. a. durch Verschieben der einzelnen Gelegeorientierungen gegeneinander führen kann.The width of the fabric to be produced in this way is determined by the thread tension limited so that when a certain maximum width is exceeded Sagging of the fabric webs to manufacturing inaccuracies u. a. by Moving the individual fabric orientations against each other can lead.

Wegen der zur Fadenspannung und infolge der Nadeltransportkette notwendi gen relativ dicken Seitennadeln tritt vor allem beim Schußeintrag das Pro blem der sogenannten Gassenbildung auf. Eine derartige Gassenbildung bedeutet eine Inhomogenität des Materials und schließt Festigkeitsverluste ein. Insbesondere beim Einsatz von Verstärkungsfasern spielt das Problem des exakten kraftflußgerechten Ablegens der Verstärkungsfasern eine ent scheidende Rolle.Because of the need for thread tension and due to the needle transport chain against relatively thick side needles, the pro occurs especially when weft insertion blem the so-called alley formation. Such a lane formation means an inhomogeneity of the material and closes loss of strength on. The problem plays in particular when using reinforcing fibers the exact placement of the reinforcing fibers according to the flow of force ent outgoing role.

Die Ablegung der Verstärkungsfaden in den Fadenhalbzeugen kann, wie z. B. beim sogenannten Malimo-Verfahren durch verschiebbare Gruppensegmente erzielt werden, wobei die Verschiebbarkeit beim Malimo-Verfahren klein ist.The placement of the reinforcing thread in the semi-finished thread can, such as. B. in the so-called Malimo process by means of movable group segments can be achieved, the displacement is small in the Malimo process.

Aus GB 1 042 134 ist eine Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege bekannt, bei welcher ein Bahnmaterial zwischen zwei mit Zacken versehenen Gurten läuft, welche in einem definierten Winkel auf das Bahnmaterial abzulegende Fäden an ihren Umlenkungspunkten halten. Dadurch ist es möglich, ein Fadengelege mit sich unter einem bestimmten Winkel kreuzenden Fäden auf dem Bandmaterial abzulegen und dort in geeigneter Weise zu fixieren. Das Transportband ermöglicht ebenfalls kein formschlüssiges Halten der Fäden.From GB 1 042 134 a machine for the production of prefabricated is Reinforcement scrim known in which a web material between two with Jagged belts runs, which at a defined angle on the Hold threads to be laid down at their deflection points. Thereby it is possible to lay a scrim with yourself under a certain Filing angles crossing threads on the tape material and in there appropriate to fix. The conveyor belt also does not allow positive holding of the threads.

Aus DE 16 35 481 A ist eine Maschine zum Herstellen nichtgewebter Erzeugnisse von gewebeartigem Aussehen (rechtwinklige Fadenkreuzung) bekannt. Mittels der Maschine wird eine Anzahl von Fäden in einer im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung der Matte verlaufenden Richtung abgelegt, wobei es gleichermaßen möglich ist, die Fäden in diagonaler Richtung abzulegen, um neben den üblicherweise zu erzielenden Viereckma schen mittels eines zusätzlichen Kettfadens auch Dreieckmaschen herstellen zu können. Zum zeitweiligen Fixieren der Fäden wird eine Laufbahn einge setzt, welche aus einer Textilbahn besteht und eine große Anzahl mikrosko pisch kleiner Zacken aufweist. Eine derartige Textilbahn besitzt jedoch den Nachteil, daß Fäden, welche in einem beliebigen Winkel und in dichter Lage zueinander abgelegt werden sollen, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn die Fäden kraftflußgerecht abgelegt werden sollen, nicht mehr in einer definierten Lage gehalten werden können. Damit dienen die mikrosko pisch kleinen Zacken allenfalls dazu, die Fäden in einer gleichmäßigen geometrischen Lage abzulegen und dort zeitweilig zu fixieren. Unter gleich mäßiger Geometrie wird dabei ein solches Ablegen verstanden, daß entweder viereckige oder dreieckige Maschen, d. h. regelmäßige geometrische Figuren, gebildet werden.From DE 16 35 481 A is a machine for producing non-woven Products of fabric-like appearance (right-angled crosshairs) known. By means of the machine, a number of threads in one in direction essentially perpendicular to the direction of advance of the mat filed, while it is equally possible to thread diagonally Direction to store in addition to the square dimensions that can usually be achieved Use an additional warp thread to make triangular stitches to be able to. A career is inserted to temporarily fix the threads sets, which consists of a textile web and a large number of microsco has small peaks. However, such a textile web has the Disadvantage that threads that are at any angle and in denser Position to each other should be stored, which is particularly necessary then is no longer in when the threads are to be laid down according to the flow of force can be held in a defined position. So the microsko serve small jags at best, the threads in an even store the geometric position and temporarily fix it there. Under the same moderate geometry is understood to mean such dropping that either square or triangular meshes, d. H. regular geometric figures, be formed.

In der DE 691 11 183 T2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbrin gen von Fäden auf einem Träger mittels einer Trommel mit beweglichen Zähnen beschrieben. Die Trommel weist an ihrer Außenseite zahlreiche Zähne auf, wobei der Trommel Fäden zugeführt werden, welche von der Trommel erfaßt und durch die beweglich angeordneten Zähne auf der Trommel in eine Zick-Zack- oder Wellenlinie abgelegt werden. Ein als Nadelraupe ausgebildetes Transportband ist nicht vorgesehen. Ebensowenig ist die Zufuhreinrichtung der auf der Trommel abzulegenden Fäden ungleich zur Förderrichtung des Fadenhalbzeuges verschieb bar.DE 691 11 183 T2 describes a method and a device for attaching threads on a carrier by means of a drum with movable teeth described. The outside of the drum has numerous teeth, whereby threads are fed to the drum, which are gripped by the drum and through the movably arranged teeth on the drum in a zigzag or Wavy line are stored. A conveyor belt designed as a caterpillar is not provided. Nor is the feeding device on the drum threads to be deposited move unevenly to the conveying direction of the semi-finished thread bar.

In FR 25 92 404 A1 sind ein Verstärkungsgelege und ein Verfahren zur Herstel lung desselben beschrieben. Dabei werden auf einem bürstenartig angeordneten Nadelfeld Fäden in verschiedenen Richtungen abgelegt. Die Fäden werden durch Anlegen eines elektrischen Feldes auf Abstand zueinander gehalten. Dadurch richten sich die Fasern auf der Bürste auf, und die Fasern werden in die Zwischen räume abgelegt. Mit den Nadelfeldern in Form einer gewölbten Bürste ist ein kontinuierliches Verfahren nicht möglich.FR 25 92 404 A1 contains a reinforcing scrim and a method of manufacture described the same. Here are arranged on a brush-like Needle field threads deposited in different directions. The threads are through Apply an electrical field kept at a distance from each other. Thereby The fibers straighten up on the brush, and the fibers become in between rooms filed. With the needle fields in the form of an arched brush is a continuous process not possible.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege mit insbesondere duroplastischer oder thermoplastischer Matrix zu schaffen, mit der selbst bei großen Breiten ein Durchhängen der Fadenhalbzeuge vermieden und ein Ablegen der Verstärkungsfasern in beliebigen Winkeln und Krümmungen ermöglicht werden kann.It is therefore an object of the invention to produce a machine Prefabricated reinforcement scrim with in particular thermosetting or to create thermoplastic matrix with which even at large widths Sagging of the semi-finished thread is avoided and the reinforcing fibers are not deposited at any angle and curvature can.

Diese Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen gemäß An spruch 1 gelöst.This task is performed by a machine with the features according to An spell 1 solved.

Die Maschine zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege ins besondere mit duro- oder thermoplastischer Matrix gemäß der Erfindung weist eine Zufuhreinrichtung für Verstärkungsfasern bzw. Verstärkungsfäden, eine nach der Zufuhreinrichtung für Verstärkungsfasern beispielsweise an geordnete Konsolidierwalzen- oder Doppelbandpreßeinrichtung oder Wirkma schine und eine Aufwickeleinrichtung für das Verstärkungsgelege auf. Im Bereich der Zufuhreinrichtung für die Verstärkungsfasern ist vorzugsweise unter dem Fadenhalbzeug mindestens ein Transportband angeordnet, welches als Nadelraupe mit abstehenden makroskopischen Nadeln ausgebildet ist und die Verstärkungsfasern trägt und fördert sowie vor dem Kalandrieren oder Vermaschen festlegt. Dadurch wird jegliches Durchhängen der Verstärkungs fasern verhindert, wodurch es ohne weiteres möglich ist, mit entsprechend breiten Nadelraupen Gelegebreiten von z. B. bis zu 3,5 m zu realisieren. Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Zuführen eines Fadenhalbzeugs vorgesehen. Die Fadenhalbzeuge, welche auch mit einem Duroplast oder Thermoplast imprägniert sein können (Prepreg-Fasern), werden auf der vor der Aufwickeleinrichtung angeordneten kunststofftechnischen Einrichtung (z. B. Kalander) zu einem Faser-Kunststoff-Verbund (vor-)konsolidiert.The machine for the production of prefabricated reinforcement fabrics especially with thermosetting or thermoplastic matrix according to the invention has a feed device for reinforcing fibers or reinforcing threads, one after the reinforcement fiber feeder, for example orderly consolidation roller or double belt press device or effec machine and a winding device for the reinforcing scrim. in the The area of the feed device for the reinforcing fibers is preferred arranged at least one conveyor belt under the semi-finished thread, which is designed as a caterpillar with protruding macroscopic needles and carries and promotes the reinforcing fibers as well as before calendering or Meshing. This will prevent any sagging of the reinforcement Prevents fibers, which makes it easily possible with accordingly broad caterpillars B. to realize up to 3.5 m. A device for feeding a semi-finished thread is preferred intended. The thread semifinished products, which also with a thermoset or Thermoplastic can be impregnated (prepreg fibers) on the front the winding device arranged plastic engineering device (z. B. Calender) to a fiber-plastic composite (pre-) consolidated.

Ein weiterer Vorteil besteht bei der Herstellung thermoplastischer Prepregs darin, daß eine Wirkeinheit zum Verwirken der Fadenhalbzeuge entfallen kann, da der Kalander bzw. die Konsolidiereinrichtung zur Fixierung der Fadenhalbzeuge dient. Another advantage is the production of thermoplastic prepregs in that there is no knitting unit for forging the semi-finished thread products can, since the calender or the consolidating device for fixing the Semi-finished thread serves.

Zur entsprechenden Unterstützung der Fadenhalbzeuge über ihre gesamte Fertigungsbreite ist die Nadelraupe entweder durchgängig über die gesamte Breite angeordnet, oder es sind zwei oder mehr Nadelraupen nebeneinander in gleicher Höhe unter dem Fadenhalbzeug angeordnet.To support the thread semi-finished products accordingly over their entire The manufacturing width of the caterpillar is either continuous across the entire Width arranged, or there are two or more caterpillars side by side arranged at the same height under the semi-finished thread.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Nadelraupe auf ihrer dem Fadenhalbzeug zugewandten Seite eine Vielzahl von vorzugsweise gleichmäßig beabstandeten Nadeln auf. Vorzugsweise sind die Nadeln in För derrichtung des Fadenhalbzeugs um einen definierten Winkel geneigt, um das Auslösen der Faserhalbzeuge zu vereinfachen.In a preferred embodiment, the needle bead has on it the side facing the semi-finished thread preferably a plurality evenly spaced needles. The needles are preferably in För the direction of the semi-finished thread is inclined by a defined angle to the Simplify triggering of the semi-finished fiber.

Um keine fertigungsbedingten Spannungen in dem Faser-Kunststoff-Verbund entstehen zu lassen, sind bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die Nadel raupe und die Kalanderwalzeneinrichtung vorzugsweise synchron antreibbar. Damit die dem Material zuzuführenden bzw. in es einzubauenden Verstär kungsfasern kraftflußgerecht auf dem Transportband ablegbar sind, ist die Zufuhreinrichtung für die Verstärkungsfasern quer zur Förderrichtung des Fadenhalbzeuges verschiebbar angeordnet.No manufacturing-related tensions in the fiber-plastic composite In another embodiment, the needles are created Caterpillar and the calender roll device can preferably be driven synchronously. So that the reinforcement to be supplied to or installed in the material Kung fibers can be deposited on the conveyor belt in accordance with the flow of force Feeding device for the reinforcing fibers transverse to the conveying direction of the Thread semi-finished slidably arranged.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Further advantages and possible uses of the invention are now described below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine prinzipielle Maschinenanordnung zur Herstellung eines Legesystems gemäß der Erfindung für vorkonfektionierte Ver stärkungsgelege mit thermoplastischer Matrix; Figure 1 shows a basic machine arrangement for producing a laying system according to the invention for pre-assembled Ver reinforcement fabrics with thermoplastic matrix.

Fig. 2 die prinzipielle maschinenmäßige Anordnung zur Herstellung vorkonfektionierter Verstärkungsgelege gemäß der Erfindung; Figure 2 shows the basic machine arrangement for producing prefabricated reinforcement fabrics according to the invention.

Fig. 3 eine Draufsicht der prinzipiellen Anordnung der Hauptmaschi nenteile gemäß Fig. 2 ohne Fadenhalbzeuge und Verstärkungs fäden; Fig. 3 is a plan view of the basic arrangement of the Hauptmaschi nenteile shown in Figure 2 without semi-finished products and reinforcing threads.

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau einer Nadelraupe; und FIG. 4 shows the basic construction of a needle stick; and

Fig. 5 die Anordnung eines Legewagens über der Nadelraupe zur Erzielung von verschiedenen Orientierungen der Verstärkungs fäden. Fig. 5 shows the arrangement of a laying carriage over the needle bead to achieve different orientations of the reinforcing threads.

Bei der gemäß Fig. 1 dargestellten vorteilhaften Ausführung des Legesystems zur Herstellung von vorkonfektionierten Verstärkungsgelegen gemäß der Erfindung, hierbei mit thermoplastischer Matrix, läuft ein Vlies 2 über eine Nadelraupe 1, welche durch die Abstützung über die gesamte Breite des Vliesses 2 und durch die an der dem Vlies 2 zugewandten Seite angebrach ten zahlreichen Nadeln 12 auch als Transportband wirkt. Im Bereich der Nadelraupe 1 ist eine in quer zur Förderrichtung des Vliesses 2 beweglich angeordnete Legeeinheit 4 vorgesehen, welche durch ein Gatter 5 Verstär kungsfäden bzw. Glasfaserroving 11 zugeführt bekommt. Die auf der Nadel raupe 1 angeordneten Nadeln 12 dienen dem Festlegen der Verstärkungs fäden 11. Durch die quer zur Förderrichtung des Vliesses verschieblich angeordnete Legeeinheit 4 können die Verstärkungsfäden 11 entsprechend dem Kraftfluß in dem später aus dem Prepreg-Produkt 10 herzustellenden Endprodukt abgelegt werden. Um ein Durchbiegen des Vliesses 2 beim Aufdrücken der Verstärkungsfäden 11 mit einer Rolle 13 auf die Nadelraupe 1 zu verhindern, ist im Bereich der Legeeinheit 4 unter der Nadelraupe 1 ein als Gegenhalteeinrichtung ausgebildetes Gegendruckblech 9 vorgesehen. Im Bereich einer in Förderrichtung des Vliesses 2 hinter dem Gegen druckblech 9 angeordneten Walze 15 zum Antrieb der Nadelraupe 1 ist eine Andruckwalze vorgesehen, um welche ein weiterer Vlies 3 zugeführt und zur Fixierung der abgelegten Verstärkungsfäden 11 angedrückt wird.In the FIG. 1 advantageous embodiment of the fixing system for the production of prefabricated reinforcing Located shown according to the invention, in this case with a thermoplastic matrix, a nonwoven runs 2 through a needle stick 1, which by the support over the entire width of the Fleece 2 and through the at the fleece 2 facing side attached th numerous needles 12 also acts as a conveyor belt. In the area of the needle caterpillar 1 , a laying unit 4 is provided which is movable in a direction transverse to the conveying direction of the fleece 2 and which is fed with reinforcing threads or fiberglass roving 11 through a gate 5 . The arranged on the needle caterpillar 1 needles 12 are used to set the reinforcing threads 11 . By means of the laying unit 4 which is displaceable transversely to the conveying direction of the nonwoven, the reinforcing threads 11 can be deposited in accordance with the flow of force in the end product to be produced later from the prepreg product 10 . In order to prevent the fleece 2 from bending when the reinforcing threads 11 are pressed onto the needle bead 1 with a roller 13 , a counterpressure plate 9 designed as a counter-holding device is provided in the area of the laying unit 4 under the needle bead 1 . In the area of a in the conveying direction of the fleece 2 behind the counter pressure plate 9 arranged roller 15 for driving the needle roller 1 , a pressure roller is provided, around which a further fleece 3 is fed and pressed to fix the deposited reinforcing threads 11 .

Um zu verhindern, daß beim Umlaufen der Nadelraupe 1 das auf den Nadelspitzen getragene Vlies (bzw. das Vlies 2, die Verstärkungsfäden 11 und das Vlies 3) um die die Nadelraupe 1 antreibende Walze läuft, ist eine Abstreifeinrichtung 8 vorgesehen. Diese Abstreifeinrichtung 8 verhindert, daß das aus zwei Vliesschichten 2, 3 und den dazwischen festgelegten Ver stärkungsfäden 11 bestehende relativ lose Verbundmaterial um die die Nadelraupe 1 antreibende Walze 15 bzw. die Umlenkwalze 14 umläuft. Von dem Abstreifer 8 wird das relativ lose Material direkt dem Kalander 6 zu geführt, welcher aus zwei beheizbaren Walzen besteht. Durch die beheiz baren Walzen wird Wärme in das Material eingetragen, welche bewirkt, daß das thermoplastische Vlies anschmilzt, so daß auf der in Förderrichtung nach dem Kalander 6 befindlichen Seite ein sogenanntes Prepreg-Produkt entsteht, welches auf einer Aufwickeleinrichtung 7 aufgewickelt wird.In order to prevent that during the rotation of the needle 1, the bead carried on the needle tips fleece (or fleece 2, the reinforcing filaments 11 and the nonwoven fabric 3) around the bead runs the needle 1 driving roller, a scraper 8 is provided. This stripping device 8 prevents the two reinforcing threads 11 consisting of two nonwoven layers 2 , 3 and the intermediate reinforcing threads 11 existing relatively loose composite material revolving around the needle roller 1 driving roller 15 or the deflection roller 14 . From the stripper 8 , the relatively loose material is fed directly to the calender 6 , which consists of two heatable rollers. Through the heatable rollers heat is introduced into the material, which causes the thermoplastic fleece to melt, so that a so-called prepreg product is formed on the side located in the conveying direction after the calender 6 , which is wound up on a winding device 7 .

Fig. 2 zeigt die prinzipielle maschinenmäßige Anordnung der Hauptbestand teile der Maschine gemäß der Erfindung in Seitenansicht. Bezogen auf die eingetragene Bezugsebene B läuft ein Fadenhalbzeug in Form eines Vliesses auf dieser Ebene über die durch die Antriebswalze 15 und die Umlenkwalze 14 getragene Nadelraupe 1. In Förderrichtung unmittelbar hinter der Um lenkwalze 14 wird das Fadenhalbzeug/das Vlies auf die Nadelraupe 1 aufgebracht und in Förderrichtung weggefördert. In Förderrichtung dahinter erfolgt über eine Einrichtung 4 zum Zuführen von Verstärkungsfasern das Ablegen der Verstärkungsfäden 11 auf die auf der Bezugsebene B laufende Fadenhalbzeugschicht. Um ein Durchdrücken der Nadelraupe 1 zu verhin dern, ist unter jeder entsprechenden Zuführeinrichtung ein entsprechendes Gegendruckblech 9 angeordnet. Auf die Fadenhalbzeugschicht mit den bereits abgelegten Glasfaserrovings wird in einer weiteren Einrichtung zum Ablegen derartiger Glasfaserrovings eine weitere, von der ersten abgelegten Roving schicht unabhängigen Schicht von Verstärkungsfäden abgelegt. Anstelle der zweiten Schicht von Verstärkungsfäden oder zusätzlich kann auch ein Lege system für Vlies 3 mit entsprechenden Andrückrollen und einer darunter angeordneten Gegendruckeinrichtung 9 angeordnet sein. Hinter der Antriebs walze 15 für die Nadelraupe 1 befindet sich ein Abstreifer 8, der einen sicheren Zulauf zu den Kalanderwalzen 6 gewährleistet. Die Temperatur der Kalanderwalzen 6 ist so eingestellt, daß ein konsolidierter Verbund zwischen den Faserhalbzeugen und der Matrix erzielt wird. Von den Kalanderwalzen bzw. Konsolidierwalzen 6 gelangt dieses Prepreg-Produkt 10 zur Aufwickel vorrichtung 7. Fig. 2 shows the basic machine arrangement of the main components of the machine according to the invention in side view. In relation to the entered reference plane B, a semi-finished thread product in the form of a fleece runs on this plane over the needle bead 1 carried by the drive roller 15 and the deflection roller 14 . In the conveying direction immediately behind the order roller 14 , the semi-finished thread / the fleece is applied to the needle bead 1 and conveyed away in the conveying direction. In the conveying direction takes place behind a means 4 for supplying reinforcement fibers, the deposition of the reinforcement threads 11 to the current on the reference plane B thread semifinished layer. In order to prevent the needle bead 1 from being pushed through, a corresponding counter-pressure plate 9 is arranged under each corresponding feed device. In a further device for depositing such glass fiber rovings, a further layer of reinforcing threads that is independent of the first deposited roving layer is deposited on the thread semifinished product layer with the glass fiber rovings already deposited. Instead of the second layer of reinforcing threads or additionally, a laying system for fleece 3 with corresponding pressure rollers and a counterpressure device 9 arranged underneath can be arranged. Behind the drive roller 15 for the caterpillar 1 there is a scraper 8 , which ensures a safe feed to the calender rollers 6 . The temperature of the calender rolls 6 is set so that a consolidated bond between the semi-finished fiber products and the matrix is achieved. From the calender rolls or consolidating rolls 6 , this prepreg product 10 arrives at the winding device 7 .

In Fig. 3 ist eine Draufsicht der in Fig. 2 beschriebenen Anordnung gezeigt und ohne daß die zugeführten Materialien, d. h. die thermoplastischen Faden halbzeuge und die zugeführten Verstärkungsfäden dargestellt sind.In Fig. 3 is a plan view of the arrangement shown in Fig. 2 is shown and without the supplied materials, ie the thermoplastic thread semifinished and the supplied reinforcing threads are shown.

In Fig. 4 ist die prinzipielle Anordnung einer Nadelraupe 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Nadelraupe 1 weist eine Breite auf, die zur vollständigen Abstützung des zuzuführenden Vliesses 2 (siehe Fig. 1) aus reicht. Diese Nadelraupe 1 wird durch eine Antriebswalze 15 angetrieben, von welcher beabstandet eine Umlenkwalze 14 angeordnet ist, so daß die Nadelraupe 1 als Endlosförderband um diese zwei Walzen 14, 15 umläuft. An der nach außen gewandten Seite des Transportbandes, d. h. der dem Vlies 2 (siehe Fig. 1) zugewandten Seite, bezogen auf die Maschinenanord nung, weist die Nadelraupe 1 eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten abstehenden Nadeln 12 auf. Um eine bessere Förderwirkung des Vliesses 2 durch die Nadeln 12 der Nadelraupe 1 zu gewährleisten, sind die Nadeln 12 in Förderrichtung mit einem bestimmten Winkel nach vorn geneigt. Je nach Anforderung kann eine beliebige Breite einer solchen Nadelraupe 1 eingesetzt werden. Vorzugsweise übersteigt die Breite der Nadelraupe 1 jedoch 3 m nicht. Der Abstand der einzelnen Nadeln 12 zueinander beträgt vorzugsweise 1 bis 3 mm, kann jedoch je nach Fadenhalbzeug auch einen größeren Abstand zueinander aufweisen.In FIG. 4, the basic arrangement of a needle track 1 is shown according to the invention. The needle bead 1 has a width which is sufficient to fully support the fleece 2 to be fed (see FIG. 1). This needle caterpillar 1 is driven by a drive roller 15 , from which a deflecting roller 14 is arranged at a distance, so that the needle caterpillar 1 rotates as an endless conveyor belt around these two rollers 14 , 15 . On the outward-facing side of the conveyor belt, ie the side facing the fleece 2 (see FIG. 1), based on the machine arrangement, the needle bead 1 has a multiplicity of substantially evenly spaced projecting needles 12 . In order to ensure a better conveying effect of the fleece 2 by the needles 12 of the needle bead 1 , the needles 12 are inclined forward in the conveying direction at a certain angle. Depending on requirements, any width of such a needle bead 1 can be used. However, the width of the needle bead 1 preferably does not exceed 3 m. The distance between the individual needles 12 is preferably 1 to 3 mm, but can also have a greater distance from one another depending on the semi-finished thread.

Um ein sicheres Ablegen der Verstärkungsfasern auf der Nadelraupe 1 gewähr leisten zu können, besitzen die Nadeln 12 eine Höhe von ≧ 3 mm. Mit einer derartigen Nadelhöhe ist es möglich, Verstärkungsfasern üblicher variierender Dicke zuverlässig auf der Nadelraupe 1 zu fixieren, wobei sich der Abstand der einzelnen Nadeln 12 zueinander nach der Genauigkeit bzw. erzielbaren Krümmung einschließlich der Berücksichtigung der Fadenstärke richtet. Je geringer der Abstand der Nadeln 12 zueinander ist, umso genauer können die Verstärkungsfasern kraftflußgerecht abgelegt werden. Andererseits verringert sich bei engerem Nadelabstand die Maximaldicke, bis zu welcher die Ver stärkungsfasern noch zuverlässig in die Zwischenräume zwischen die Nadeln 12 ablegbar sind.In order to ensure that the reinforcing fibers can be safely deposited on the needle bead 1 , the needles 12 have a height of ≧ 3 mm. With such a needle height, it is possible to reliably fix reinforcing fibers of customary varying thickness on the needle bead 1 , the distance between the individual needles 12 depending on the accuracy or achievable curvature including the consideration of the thread size. The smaller the distance of the needles 12 from one another, the more precisely the reinforcing fibers can be laid down according to the flow of force. On the other hand, the narrower needle spacing reduces the maximum thickness up to which the reinforcing fibers can still be reliably deposited in the spaces between the needles 12 .

Fig. 5 stellt die prinzipielle Anordnung eines Legewagens bzw. einer Le geeinheit 4 dar, mit welchem das Legeprinzip der Verstärkungsfäden 11 in verschiedenen gewünschten Orientierungen erzielbar ist. Um eine Orientie rung der Verstärkungsfäden 11 zu erzielen, welche von der axialen Aus richtung, d. h. von der Förderrichtung des zu erzeugenden Prepreg-Produktes, abweichenden Richtung zu erzielen, wird der Legewagen 4 mit der Zufuhr einrichtung für die Verstärkungsfaden 11 in einer Richtung verfahren, welche im wesentlichen senkrecht zu der Förderrichtung des Prepreg-Produktes und im wesentlichen parallel dazu ist. Gleichzeitig kann eine an dem Legewagen 4 angeordnete Ablegerolle 13 geschwenkt werden. Dadurch können ver schiedene Winkel α erzeugt werden. Durch eine entsprechend abgestimmte Bewegung des Legewagens 4 quer zur Förderrichtung in Verbindung mit der Fördergeschwindigkeit des Prepreg-Produktes können auch beliebig gekrümm te Ablegerichtungen für die Verstärkungsfäden 11 erzielt werden, so daß mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ein kraftflußgerechtes Ablegen der Ver stärkungsfäden 11 auf der Fadenhalbzeugschicht erzielbar ist. Fig. 5 shows the basic arrangement of a laying car or a le unit 4 , with which the laying principle of the reinforcing threads 11 can be achieved in various desired orientations. In order to achieve an orientation of the reinforcing threads 11 which differ from the axial direction, ie from the conveying direction of the prepreg product to be produced, the laying carriage 4 is moved in one direction with the feed device for the reinforcing threads 11 , which is substantially perpendicular to the direction of conveyance of the prepreg product and essentially parallel to it. At the same time, a placement roller 13 arranged on the laying carriage 4 can be pivoted. As a result, different angles α can be generated. By a correspondingly coordinated movement of the laying carriage 4 transversely to the conveying direction in connection with the conveying speed of the prepreg product, arbitrarily curved laying directions for the reinforcing threads 11 can also be achieved, so that with the proposed device a force-flow-oriented placement of the reinforcing threads 11 on the semi-finished thread layer can be achieved is.

Unter "kraftflußgerechtem Ablegen" soll verstanden werden, daß die Ver stärkungsfasern so angeordnet werden auf der Nadelraupe 1, daß sie in der durch die Nadelraupe 1 fixierten Lage innerhalb eines Faser-Kunststoff-Ver bundes die Lage erhalten bzw. beibehalten, welche den Kraftlinien ent spricht, auf welchen die in das spätere Bauteil eingeleiteten Kräfte im Bauteil weitergeleitet werden. Desgleichen soll unter "kraftflußgerechtem Ablegen" verstanden werden, daß die Verstärkungsfasern 11 so ablegbar sind, daß eine Verstärkung des später herzustellenden Bauteils insbesondere um Öffnungen herum, d. h. im Bereich des, der Öffnung zugewandten Randes des Bauteils, ermöglicht wird. Damit ist das beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens leicht einsetzbar für Faser- Kunststoff-Verbunde, bei denen bestimmte Öffnungen bzw. Durchbrüche bereits im Halbfertigprodukt vorgesehen sind, bei welchem der Rand der Öffnungen mittels der Verstärkungsfasern 11 verstärkt wird. Somit ergibt sich ein sehr vielfältiges Anwendungsgebiet für die Faser-Kunststoff-Verbunde, welche nach dem Verfahren bzw. mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar sind. Ein wesentliches Anwendungsgebiet für derartig hergestellte Bauteile liegt z. B. in der Herstellung von Fahrzeugkarosseriebauteilen, welche naturgemäß zahlreiche lokal zu verstärkende Öffnungen aufweisen.Under "force-flow-appropriate laying" is to be understood that the United reinforcing fibers are arranged on the needle caterpillar 1 that they receive or maintain the position in the fixed by the needle caterpillar 1 position within a fiber-plastic composite Ver, which ent the lines of force ent speaks to which the forces introduced into the later component are transmitted in the component. Likewise, "laying down in accordance with the flow of force" should be understood to mean that the reinforcing fibers 11 can be deposited in such a way that the component to be produced later can be reinforced, in particular around openings, ie in the region of the edge of the component facing the opening. Thus, the described method and the device for carrying out the method can be easily used for fiber-plastic composites in which certain openings or openings are already provided in the semi-finished product, in which the edge of the openings is reinforced by means of the reinforcing fibers 11 . This results in a very diverse field of application for the fiber-plastic composites, which can be produced by the method or with the device according to the invention. An important area of application for components manufactured in this way is, for. B. in the manufacture of vehicle body components, which naturally have numerous locally reinforced openings.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zuführeinrichtung 4 für die Verstärkungsfasern 11 so zu steuern, daß die Verstärkungsfasern 11 im Rahmen des Faser-Kunststoff-Verbundes so angeordnet werden, daß sie nach Ver arbeitung des Halbfertigproduktes zum Endprodukt im räumlichen Bauteil kraftflußgerecht angeordnet sind.Of course, it is also possible to control the feed device 4 for the reinforcing fibers 11 so that the reinforcing fibers 11 are arranged in the fiber-plastic composite so that they are arranged in accordance with the flow of power after processing of the semi-finished product to the end product in the spatial component.

Claims

1. Machine for the continuous production of prefabricated, at least reinforcing fibers having fiber-plastic composites with in particular thermoplastic matrix, which has a laying device ( 4 ) for the reinforcing fibers ( 11 ), a subsequent (pre-) consolidating device ( 6 ), a winding device ( 7 ) and a conveyor belt for positively holding the reinforcing fibers in a defined position and in which the conveyor belt is designed as a rotating needle bead ( 1 ) with protruding needles ( 12 ) and in the region of the laying device ( 4 ) which is movable unlike the conveying direction of the conveyor belt. is arranged for the reinforcing fibers (11) and the Ver reinforcing fibers (11) kraftflußgerecht fixed, wherein the kraftflußgerecht fixed reinforcing fibers (11) of a fiber-plastic composite can be fed directly to the (pre-) Konsolidiereinrichtung (6) for generating.

2. Machine according to claim 1, wherein the needles ( 12 ) are Chen Chen wesentli evenly spaced.

3. Machine according to claim 1 or 2, wherein the needle bead ( 1 ) in the conveying direction inclined needles ( 12 ).

4. Machine according to one of claims 1 to 3, wherein the needle caterpillar ( 1 ) and the (pre) consolidation device ( 6 ) can be driven synchronously.

5. Machine according to one of claims 1 to 4, in which at least two caterpillars ( 1 ) are arranged side by side and at the same height under the laying device ( 4 ).

6. Machine according to one of claims 1 to 5, in which the needle caterpillar ( 1 ) extends substantially over the entire working width of the laying device ( 4 ).

7. Machine according to one of claims 1 to 6, in which a device for feeding a thread semi-finished product ( 2 ) is additionally provided.

8. Machine according to one of claims 1 to 7, wherein the needles ( 12 ) have such a height that reinforcing fibers ( 11 ) vary in thickness on the needle bead ( 1 ) can be fixed.