DE4121664A1

DE4121664A1 - Shaped polymer reinforcement blank - comprises nonwoven from fibre strands and layer of bonded discrete fibres

Info

Publication number: DE4121664A1
Application number: DE4121664A
Authority: DE
Inventors: Earl Perlee Carley; Jun John Freeman Dockum; Philip Laverne Schell
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1991-06-29
Publication date: 1992-05-07
Also published as: JPH04232702A

Abstract

The non-woven fibre matting with oriented fibres for use as blanks in injection moulding to reinforce cpd. polymer materials, is formed by a layer of fibre strands with an adequate vol. of a bonding agent to give shape stability and strength. A layer of oriented discrete fibres is applied with a greater resin requirement than the reinforcing layer, in a sufficient height to give a smooth outer surface when the reinforcement material is used in a shaped reinforced polymer. ADVANTAGE - The material gives a good reinforcement for polymers in injection moulding and also for liq. composite moulding applications. (0/4)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues fas riges Vliesmaterial, in einer faserartigen Verstärkung für Polymerwerkstoffe und auf die Methode ihrer Herstel lung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Herstellung von Vorformlingen zum Gebrauch beim Spritzgießen von vorgeformten Verbundwerkstoffen unter Verwendung eines neuen Verfahrens. Noch spezieller be zieht sich die vorliegende Erfindung auf Vorformlinge für das Spritzgießen von Verbundwerkstoffen, die durch Strän ge und Fasern bestimmter Länge aufgebaut werden, und die Gußprodukte mit exzellenten Oberflächen sowie auch mecha nischen Eigenschaften ermöglichen.The present invention relates to a new fas fleece material, in a fibrous reinforcement for polymer materials and the method of their manufacture lung. In particular, the present invention relates on the production of preforms for use in Injection molding of preformed composites under Use of a new procedure. Even more special be The present invention relates to preforms for the injection molding of composite materials by strands ge and fibers of certain length are built, and the Cast products with excellent surfaces as well as mecha enable African properties.

Background of the Invention

Faserförmige Verstärkungsmaterialien zur Verstärkung po lymerer Matrices werden in zahlreichen Prozessen, wie z. B. beim Handverfahren, beim Faserspritzverfahren und beim Spritzgießen von Verbundwerkstoffen verwendet. Bei letzterem Gießverfahren werden Vorformlinge im Bereich des Spritzgießens von vorgeformten Verbundwerkstoffen verwendet, das auch als Spritzen von Verbundwerkstoffen oder Harztransfergießen oder als Harzspritzgießen be zeichnet wird.Fibrous reinforcement materials for reinforcement po lymerer matrices are used in numerous processes, such as e.g. B. in the manual process, in the fiber spray process and used in the injection molding of composite materials. At the latter casting process becomes preforms in the area the injection molding of preformed composite materials used that also as injection molding of composite materials or resin transfer molding or as resin injection molding is drawn.

Im folgenden wird die Abkürzung LCM für liquid composite molding verwendet. Die Methoden, die verwendet werden, um Vorformlinge für LCM herzustellen, sind dem Fachmann be kannt. In US-A-49 23 731 ist ein Verfahren aufgezeigt, das genutzt wird, um neue Vorformlinge mit verbesserten Kantenstärken herzustellen. Neue Vorformscheiben, die im Verfahren verwendet werden, sind ebenfalls offenbart. Im Stand der Technik für LCM werden Stränge, Rovings oder verfestigte Faserbündel, die alle eine Vielzahl von Fa sern enthalten (im vorliegenden als Stränge bezeichnet) in bestimmter Länge auf eine Vorformscheibe aufgebracht. The following is the acronym LCM for liquid composite molding used. The methods that are used to The production of preforms for LCM is known to the person skilled in the art knows. US-A-49 23 731 shows a method that is used to make new preforms with improved ones To produce edge thicknesses. New preforming discs that Methods used are also disclosed. in the State of the art for LCM are strands, rovings or solidified fiber bundles, all of which are included (referred to herein as strands) applied to a preform disc in a certain length.

Die Stränge werden typischerweise bevor sie auf die Vor formscheibe aufgebracht werden, mit Bindeharz in Kontakt gebracht. Nach der Aufbringung auf die Vorformscheibe wird der Harz enthaltende Vorformling thermisch verfes tigt oder zumindest teilweise gehärtet, so daß er von der Scheibe entfernt werden kann, ohne seine Form zu verlie ren. Der Vorformling wird nach Entfernung von der Scheibe in eine erhitzte Gußform gegeben. Nach Verschließen der Gußform wird ein Matrixharz geringer Viskosität in die erhitzte Gußform eingespritzt. Die Temperatur ist ausrei chend, um Gelbildung zu initieren und das Matrixharz da bei auszuhärten und den geformten LCM-Körper auszubilden.The strands are typically made before going to the front Form disc are applied, in contact with binder resin brought. After application to the preform disc the preform containing resin is thermally decayed tigt or at least partially hardened so that it from the Disc can be removed without losing its shape ren. The preform is removed from the disc placed in a heated mold. After closing the A low viscosity matrix resin is cast into the mold heated mold injected. The temperature is sufficient appropriate to initiate gel formation and the matrix resin there to cure and form the molded LCM body.

Beim Auftragen der Stränge auf die Vorformscheibe ist es ebenfalls gebräuchlich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem in einem einzigen Prozeß Stränge zerkleinert, zur Vorformscheibe transportiert und mit Bindeharz beauf schlagt werden können. Unsere oben aufgeführte Patentan meldung beschreibt ein Verfahren, bei dem dies alles ge koppelt mit der Verwendung einer rotierenden Vorform maschine mit mehreren Stationen durchgeführt werden kann. Das beschriebene Verfahren bringt Verstärkungsstränge auf die Scheibe auf, die dazu dient, den Vorformling in die gewünschte Form zu bringen. Wenn die durch dieses Verfah ren hergestellten Formen Vorformlinge für anschließend durch Gießen herzustellende endgültige Teile sind, die eine glatte Oberfläche benötigen, wird typischerweise ein die Oberfläche bildende Matte auf dem Vorformling an geordnet. Diese Matte, normalerweise als Vliesmatte be zeichnet, ist stark zerfasert und hat typischerweise eine Dicke von 10 bis 30 Mils und weist normalerweise einen höheren Harzbedarf auf, als der Verstärkungsvorformling auf dem sie angeordnet ist. Wenn die Form des Vorform lings kompliziert ist, treten häufig beim Gebrauch von Vließmatten Falten und Risse auf. Häufig beeinflussen diese Falten und Risse den Vorformling und die Gießbar keit mit Matrixharz und das endgültige Erscheinungsbild des Teiles. Die Oberfläche des Vorformlings des Gießpro duktes kann auch uneben werden, was auf Strecken dieser Vliesmatte während des Gießens zurückzuführen ist. Da im mer noch ein Bedarf an Vorformlingen mit guten struktu rellen und Oberflächeneigenschaften weiter besteht, kommt der Industrie die Aufgabe zu, solche Produkte kostengüns tig, ohne dabei die Qualität zu beeinträchtigen, zur Ver fügung zu stellen. Die Notwendigkeit die Laborkosten, in die Schneiden und Formen von Vliesmatten für Vorformlinge aus zerkleinerten Strängen zur Oberflächenverbesserung miteingehen, zu reduzieren, sowie die Oberfläche solcher Vorformlinge über das durch Vliesmatten bis jetzt er reichte zu verbessern, besteht immer noch. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.It is when applying the strands to the preform disc also common to use a method at which shreds strands in a single process, for Preform disc transported and coated with binder resin can be beaten. Our patent listed above message describes a process in which all this is done couples with the use of a rotating preform machine can be carried out with several stations. The method described applies reinforcement strands the disc that is used to insert the preform into the to bring the desired shape. If through this procedure ren manufactured molds preforms for subsequently final parts to be made by casting are the a smooth surface is typically required the mat forming the surface on the preform orderly. This mat, usually as a fleece mat is very frayed and typically has one Thickness of 10 to 30 mils and usually has one higher resin requirements than the reinforcement preform on which it is arranged. If the shape of the preform lings complicated, often occur when using Fleece mats folds and cracks. Often affect these folds and tears the preform and the pourable with matrix resin and the final appearance of the part. The surface of the preform of the casting pro Ductes can also be uneven, which is on stretches of these Fleece mat is due during casting. Since in still a need for preforms with good structure and surface properties continue to exist the task of the industry to produce such products inexpensively without sacrificing quality, ver to provide. The need for laboratory costs the cutting and shaping of fleece mats for preforms from shredded strands for surface improvement mitigate, reduce, and the surface of such Preforms over that through fleece mats so far he enough to improve still exists. This task is solved by a method according to claim 1.

Summary of the invention

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Verfah ren zur Verfügung gestellt, daß die Herstellkosten für faserartige Verstärkungen beträchtlich reduziert, die die Herstellung von Gußkörpern mit excellenten Verstärkungs- und Oberflächeneigenschaften ermöglicht. Daher werden bei der vorliegenden Erfindung Faserstränge wie kontinuier liche und/oder zerkleinerte Stränge zu einer Schicht ge formt. Die Verstärkungsstränge sind in dieser Schicht mit einem verfestigbaren Bindeharz beaufschlagt. Wenn die er forderliche Menge an Verstärkungssträngen auf die Ver stärkungsschicht aufgebracht ist, werden kontinuierliche diskrete Stränge in ein fluides Medium geleitet und auf die Oberfläche, die durch die in der Schicht versammelten Verstärkungsstränge erzeugt wird, ausgerichtet. Bei die ser Zufuhr werden kontinuierliche Stränge mit Fasern ver wendet, die chemisch nicht aneinander gebunden oder in einem beträchtlichen Maße miteinander verfestigt sind, wie es bei einem konventionellen Strang, wie z. B. bei de nen für die Verstärkung verwendeten Strängen sein würde. In accordance with the present invention, a method is disclosed ren provided that the manufacturing costs for fibrous reinforcements considerably reduced, which the Manufacture of castings with excellent reinforcement and surface properties. Therefore, at of the present invention fiber strands such as continuous Liche and / or shredded strands ge to a layer forms. The reinforcement strands are included in this layer a hardenable binding resin. If he required amount of reinforcing strands on the ver reinforcement layer is applied, become continuous discrete strands passed into a fluid medium and on the surface by the gathered in the layer Reinforcement strands is generated, aligned. At the Continuous strands of fibers are added to this feed uses that are not chemically bound to each other or in have solidified together to a considerable extent, as with a conventional strand, such as. B. at de would be strands used for the gain.

Wenn diese diskreten Stränge von ihrer Zufuhr entfernt werden, werden sie geschnitten und zum Ziel, der ver stärkten Schicht, transportiert und sie werden in Kontakt mit einem Fluidstrom hoher Geschwindigkeit gebracht, der mit einer Geschwindigkeit auf die diskreten Stränge ein wirkt, die ausreichend sind, um die Stränge von ihrem Zu stand des leichtverfestigten aber nur lose gebundenen Bündels in eine Mehrzahl von unabhängigen Fäden und Fa sern (im folgenden als Fasern bezeichnet) aufzubrechen. Die individuellen Fasern werden dann durch den Fluid transport auf die Verstärkungsstränge gerichtet, die be reits auf der Verstärkungsschicht aufgebracht sind. Die Fasern werden so lange auf diese Schicht geleitet, bis sie die Verstärkungsstränge im wesentlichen bedecken. Diese Fasern sind normalerweise im Kontakt mit Bindeharz, während sie transportiert werden, aber in manchen Fällen kann die Zufügung von Bindeharz nicht notwendig sein. Z. B. wenn die Verstärkungsstränge bereits in der Verstär kungsschicht über genügend Harz verfügen, könnte dieses Harz die Fasern festhalten, wenn diese auf den Verstär kungssträngen auftreffen. Sobald die Oberfläche der Ver stärkungsfläche mit Fasern in der gewünschten Höhe be deckt ist, wird der Faserfluß unterbrochen und das Ver stärkungsmaterial mit seiner Vliesoberfläche mit ausge richteten Fasern wird zumindest teilweise gehärtet, so daß es für verstärkte Polymerwerkstoffe z. B. zur Herstel lung von faserverstärkten Polymergußteilen verwendet wer den kann.When these discrete strands are removed from their supply , they are cut and the target, the ver strengthened layer, transported and they will be in contact brought with a high speed fluid flow, the at a speed on the discrete strands acts that are sufficient to remove the strands from their to of the lightly consolidated but only loosely bound Bundles into a plurality of independent threads and Fa break (hereinafter referred to as fibers). The individual fibers are then through the fluid transport directed to the reinforcement strands that be are already applied to the reinforcement layer. The Fibers are guided onto this layer until they essentially cover the reinforcement strands. These fibers are usually in contact with binder resin, while being transported, but in some cases the addition of binder resin may not be necessary. For example, if the reinforcement strands are already in the reinforcement layer could have enough resin, this could Resin hold onto the fibers when they are on the reinforcement strands. Once the surface of the ver Strengthening area with fibers at the desired height is covered, the fiber flow is interrupted and the Ver Reinforcement material with its fleece surface directed fibers is at least partially cured, so that it is used for reinforced polymer materials such. B. for the manufacture development of fiber-reinforced polymer castings who used that can.

Bei einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verstärkungsmaterial der Erfindung Vorformling beim Gebrauch von LCM. Bei diesem Aspekt werden die Ver stärkungsstränge in einen Zerkleinerer geleitet, wo sie zu Teilen bestimmter Länge geschnitten werden. Die ge schnittenen Stränge werden dann in das fluide Medium ge bracht und auf die Oberfläche einer Vorformscheibe ge richtet. Die Verstärkungsteile bestimmter Länge werden mit einem verfestigbaren Bindeharz beauftragt, wenn sie auf die Scheibenoberfläche geleitet werden. Der Druckab fall, bewirkt durch den Sog der Vorformmaschine, zwingt die Stränge sich miteinander zu verfestigen, sobald sie auf die Vorformscheibe auftreffen. Wenn die erforderliche Menge an Verstärkungssträngen auf die Vorformscheibe auf gebracht ist, werden kontinuierliche diskrete Stränge aus einer zweiten Zufuhr in das fluide Medium geleitet und werden auf die Oberfläche, die durch die auf der Vorform scheibe versammelten Verstärkungsteile gebildet wird, ge richtet. Die Zufuhr von diskreten Strängen verwendet kon tinuierliche Stränge mit Fasern, die nicht chemisch mit einander verbunden sind oder in einem beträchtlichen Maße verfestigt sind, wie es bei einem konventionellen Strang, z. B. die für die Verstärkung verwendeten Stränge sein würde. Wenn diese Stränge der zweiten Zufuhr geschnitten werden und zum Ziel, dem Vorformling transportiert wer den, werden sie in Kontakt mit einem Fluidstrom von hoher Geschwindigkeit gebracht, der mit einer Geschwindigkeit auf die diskreten Stränge einwirkt, die ausreichend ist, die Stränge von ihrem Zustand des leichtverfestigten aber nur lose gebundenen Bündels in eine Mehrzahl von unabhän gigen Fäden und Fasern aufzubrechen. Die individuellen Fasern werden dann durch das Fluid transportiert und auf die Verstärkungsstränge gerichtet, die bereits auf der Verstärkungsschicht aufgebracht sind. Die Fasern werden so lange auf diese Schicht geleitet, bis sie die Verstär kungsstränge im wesentlichen bedecken. Diese Fasern sind normalerweise im Kontakt mit Bindeharz, während sie zur Vorformmaschine transportiert werden. Aber in manchen Fällen kann die Zufügung von Bindeharz nicht notwendig sein. Wenn die Verstärkungsstränge, die bereits in der Verstärkungsschicht sind, über genügend Harz verfügen, könnte dieses Harz in Zusammenwirkung mit dem Druckabfall die Fasern festhalten, wenn diese auf die Verstärkungs stränge auftreffen. Sobald die Oberfläche des Vorform lings mit Fasern in der gewünschten Höhe bedeckt ist, wird der Faserfluß unterbrochen und der Vorformling wird zumindest teilweise verfestigt, so daß er von der Vor formscheibe entfernt werden kann und zu einem Körper ähn lichen einer Scheibe gegossen werden kann. Fasern und Stränge, die für den Gebrauch bei der Ausführung der vor liegenden Erfindung erwogen wurden, schließen syntheti sche organische und anorganische Fasern, wie z. B. Poly ethylen, Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylacetat, Nylon, Polypropylen, Polyphenylensulfid, Glas, Kohlen stoff und Silikat und Aramidfaser als auch Mischungen einer oder mehrerer dieser Fasern ein, sind aber nicht darauf beschränkt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Glasstränge und Glasfasern verwendet.In a particular aspect of the present invention is the reinforcing material of the invention preform when using LCM. In this aspect, Ver Strengthening strands passed into a shredder, where they cut into parts of a certain length. The ge cut strands are then ge in the fluid medium brings and ge on the surface of a preform judges. The reinforcing parts are of certain length commissioned with a hardenable binding resin if they be directed to the surface of the pane. The printing case caused by the suction of the preforming machine the strands solidify together as soon as they hit the preform disc. If the required Amount of reinforcing strands on the preform disc continuous discrete strands are brought out a second feed into the fluid medium and be on the surface by that on the preform disc assembled reinforcing parts is formed, ge judges. The supply of discrete strands uses kon Continuous strands of fibers that are not chemical are connected to each other or to a considerable extent are solidified, as is the case with a conventional strand, e.g. B. the strands used for the reinforcement would. When these strands cut the second feed who are transported to the target, the preform the, they will be in contact with a fluid flow of high Brought speed that with a speed acts on the discrete strands that is sufficient the strands of their state of lightly consolidated though only loosely bound bundles into a plurality of independents break open threads and fibers. The individual Fibers are then transported through the fluid and up the reinforcement strands that are already on the Reinforcement layer are applied. The fibers are passed on to this layer until the reinforcement cover strands essentially. These fibers are normally in contact with binder resin while it is used Preforming machine to be transported. But in some In some cases, the addition of binder resin may not be necessary be. If the reinforcement strands that are already in the Reinforcement layer, have enough resin, this resin might interact with the pressure drop hold onto the fibers when they are on the reinforcement strands hit. Once the surface of the preform lings is covered with fibers at the desired height, the fiber flow is interrupted and the preform becomes at least partially solidified, so that it from the previous shaped washer can be removed and resembles a body lichen can be poured. Fibers and Strands that are for use when running the front were considered, syntheti cal organic and inorganic fibers, such as. B. Poly ethylene, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetate, Nylon, polypropylene, polyphenylene sulfide, glass, carbon fabric and silicate and aramid fiber as well as blends one or more of these fibers, but are not limited to this. In the preferred embodiment of the Glass strands and glass fibers are used according to the invention.

Es liegt innerhalb des gedachten Anwendungsbereichs die ser Erfindung, daß hierin beschriebenes Vliesmaterial mit ausgerichteten Fasern mit jedem anderen Typ von verstär kenden faserartigen oder strangartigen Materialien zu verwenden. Z. B. kann das Vliesmaterial in der vorliegen den Erfindung zusammen mit kontinuierlichen und/oder zer kleinerten Glassträngen im Handverfahren beim Faser spritzverfahren als auch beim LCM-Verfahren verwendet werden.It is within the intended scope ser invention that nonwoven material described herein with aligned fibers with any other type of reinforcement to fibrous or strand-like materials use. For example, the nonwoven material can be present in the the invention together with continuous and / or zer smaller glass strands in the manual process for fiber spray process as well as used in the LCM process will.

Brief description of the figure

Um die Erfindung weiter zu beschreiben, wird auf die bei gefügten Zeichnungen Bezug genommen:To further describe the invention, reference is made to the at attached drawings

Fig. 1 ist eine bildliche Seitenansicht einer Rotations verformungsmaschine, geeignet, um das Verfahren der Erfindung durchzuführen. Fig. 1 is a pictorial side view of a rotary deformation machine suitable for performing the method of the invention.

Fig. 2 ist die Aufsicht einer bevorzugten Verformungs scheibe, die verwendet wird, um die Erfindung auf einem flachen Teil durchzuführen. Fig. 2 is a top view of a preferred deformation disc used to carry out the invention on a flat part.

Fig. 3 ist ein Querschnitt der Verformungsscheibe der Fig. 2 entlang der Linie III-III der Fig. 2. FIG. 3 is a cross section of the strain plate of FIG. 2 along the line III-III of FIG. 2.

Fig. 4 ist eine vergrößerte, teilweise im Querschnitt ge zeigte Seitenansicht der Faserführungsvorrichtung in Fig. 1, die die interne Fluidversorgung und ih re Einwirkung auf die Strangzuführung aufzeigt. Fig. 4 is an enlarged, partially in cross-section ge side view of the fiber guide device in Fig. 1, which shows the internal fluid supply and their re action on the strand feed.

Detailed description of the invention

Bezugnehmend auf Fig. 1 können Vorformlinge entsprechend des Standes der Technik, wie in US-A-49 23 731 (Carley and Schell), mit dem Titel "Novel Preform Screens and Preform Product", und Referenzen darin beschrieben, ge formt werden, indem die Vorformscheibe 7 in einer Vor formmaschine, wie z. B. die im folgenden mit 12 gekenn zeichnete Rotationsvorformmaschine, mit mehreren Statio nen angeordnet ist. Die Vorformscheibe 7 ist an einem ro tierenden Rahmen 21 der Maschine 12 befestigt. Die Ma schine 12 hat eine Mehrzahl von Stationen 22, 23, 24, 25. Die Scheibe 7 ist mit entsprechenden Befestigungselemen ten (nicht gezeigt), wie Bolzen oder Schrauben, durch im Scheibenrahmen vorgegebene Löcher am rotierenden Rahmen 21 der Maschine 12 angebracht. Die Scheibe 7, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist eine Mehrzahl von Löchern 8 auf. Der Rahmen 5 bildet die Begrenzung der Scheibe 7 und um die Kante der Scheibe 7 ist ein festes Wandelement 6 angebracht, das sich generell über den Rahmen 5 erhebt. Die Wand 6 besitzt einen an einem Ende der Scheibe 7 an geordneten Schlitz 9. Der Rahmen 21 ist an einer Welle 26 angebracht und wird durch sie gedreht. Die Welle 26 wird durch einen Motor (nicht gezeigt) bewegt. Die Maschine 12 ist so konstruiert, daß die Welle in 90° Teilschritten, wie später noch genau erklärt wird, gedreht wird.Referring to Figure 1, prior art preforms as described in US-A-49 23 731 (Carley and Schell) entitled "Novel Preform Screens and Preform Product" and references therein can be formed by the preform 7 in a pre molding machine, such as. B. the below marked with 12 marked rotary preforming machine is arranged with several stations. The preform disk 7 is attached to a ro frame 21 of the machine 12 . The machine 12 has a plurality of stations 22 , 23 , 24 , 25 . The disk 7 is attached to the rotating frame 21 of the machine 12 with corresponding fastening elements (not shown), such as bolts or screws, through holes provided in the disk frame. The disc 7 , as shown in FIGS. 2 and 3, has a plurality of holes 8 . The frame 5 forms the boundary of the pane 7 and around the edge of the pane 7 there is a fixed wall element 6 which generally rises above the frame 5 . The wall 6 has an ordered slot 9 at one end of the disk 7 . The frame 21 is attached to and rotated by a shaft 26 . The shaft 26 is moved by a motor (not shown). The machine 12 is constructed so that the shaft is rotated in 90 ° increments, as will be explained in detail later.

Am oberen Teil des rotierenden Rahmens 21 befindet sich eine Kammer 11, die typischerweise einen Heißluftofen-Plenum kammer ist und mit Station 23 in Verbindung steht. Alle Vorformlinge auf der Scheibe 7, die von der Arbeitssta tion 22 auf die Öffnung von Station 23 ausgerichtet sind, sind so mit einem heißen Fluid, wie z. B. Luft, während eines Zeitraums ausgesetzt, der ausreichend lang ist, um zumindest teilweise das Bindeharz 14 in den geschnitte nen Fasersträngen 2 auf Scheibe 7 zu verfestigen. Diese Be handlung des Harzes kann zu einer Härtung führen, wenn das Harz thermohärtbar ist oder zum Schmelzen und Fließen des Harzes führen, falls dieses thermoplastisch ist. Dies verfestigt Binderharz und Fasernstränge 2 zu einem Vor formling 1 aus zerkleinerten Fasersträngen 2.At the upper part of the rotating frame 21 is a chamber 11 , which is typically a hot air oven plenum chamber and is in communication with station 23 . All preforms on the disk 7 , which are aligned from the working station 22 to the opening of station 23 , are so with a hot fluid, such as. B. air, for a period of time which is sufficiently long to at least partially solidify the binder resin 14 in the cut fiber strands 2 on disc 7 . This treatment of the resin may result in curing if the resin is thermosetting or melt and flow if the resin is thermoplastic. This solidifies binder resin and fiber strands 2 into a preform 1 made from shredded fiber strands 2 .

Die Station 24 ist die Entladestation, bei der der Vor formling 1, der auf der Scheibe 7 aus dem Ofenbereich der Kammer 11 herausgedreht wird, von der Vorformscheibe 7 entfernt wird. Dies geschieht in Station 24 durch Ein schieben einer Vorrichtung in den Schlitz 9 der Wand 6 der Vorformscheibe 7 (in Detail in Fig. 2 dargestellt). Der Vorformling 1 wird anschließend sanft von der Ober fläche der Scheibe 7 angehoben. Die Vorformscheibe 7 in Station 25 stellt lediglich eine unbenutzte Scheibe dar, welche in Stellung bei Station 22 gebracht wird, wenn die Vorformscheibe 7, die an dieser Station beladen wurde, zur nächsten Station 23 in die Kammer 11 zum Verfestigen bewegt wird. Die Kammer 10 bei Station 25 besitzt einen Abgasabzug (nicht gezeigt), der konstant Luft von der Ma schine 12 anzieht, um einen Sog auf der Scheibe 7 bei der Station 22 zu erzeugen, der die Aufbringung der zerkleinerten Faserstränge 2 unterstützt.The station 24 is the unloading station, in which the preform 1 , which is rotated on the disk 7 from the furnace region of the chamber 11 , is removed from the preform disk 7 . This is done in station 24 by pushing a device into the slot 9 of the wall 6 of the preform 7 (shown in detail in Fig. 2). The preform 1 is then gently raised from the upper surface of the disc 7 . The preform disk 7 in station 25 merely represents an unused disk which is brought into position at station 22 when the preform disk 7 , which was loaded at this station, is moved to the next station 23 in the chamber 11 for solidification. The chamber 10 at station 25 has an exhaust vent (not shown) which constantly draws air from the machine 12 to create suction on the disc 7 at station 22 which aids in the application of the shredded fiber strands 2 .

An einem Punkt vor der Station 22 ist eine Zerkleine rungsmaschine 20 angeordnet, die mit einer Zerkleine rungseinheit 19 und einem Rohrelement 13, das mit der Entladung des Zerkleinerers im Zusammenhang steht, ausge stattet ist. Ebenfalls assoziiert mit dem Rohr 13 ist ei ne Bindeharzsprayvorrichtung 15, die in der Nähe des Rohrendes angebracht ist und mit einer Zufuhr für Binder harz (nicht gezeigt) verbunden ist. Diese Sprayvorrich tung 15 bringt Bindeharz 14 auf die zerkleinerten Faser stränge 2 auf, die das Ende des Rohres 13 verlassen und sorgt für eine Beschichtung der Faserstränge 2 mit Binde harz 14. Entsprechende, nicht ausschließliche Beispiele für Bindeharz 14 enthalten thermohärtende und thermoplastische Po lymere, die verträglich mit dem Matrixharz sind, das mit den Vorformlingen verstärkt wird. Diese Bindepolymere können in Pulverform, Faserform, flüssiger Form oder in Lösung, Dispersion oder Emulsion mit passendem Träger, wie Wasser, vorliegen. Beispiele dieser Typen von Binde polymeren beinhalten Polyvinylacetat, Polyester, Polyure than und ähnliche. Wie gezeigt werden die Stränge 16, 17 und 18 in die Zerkleinerungseinheit 19 eingeführt, wenn die Zerkleinerungsmaschine 20 gestartet wird und die zer kleinerten Stränge 2 werden nach der Zerkleinerung in das Rohr 13 geleitet. Die resultierenden zerkleinerten Strän ge 2 werden mit Hilfe eines Fluidstroms, typischerweise Luft, der durch ein Gebläse 47 (gezeigt in Fig. 4) im Rohr 13 erzeugt wird und das an der Zerkleinerungsmaschine 20 angebracht oder darin eingebaut ist, auf die Scheibe 7 ausgestoßen. Vorzugsweise wird die Zerkleinerungseinheit 19, die Sprühvorrichtung für Bindeharz 15 und das Geblä se 47 von einer zentralen Kontrolltafel gesteuert, die die Menge an Bindeharz 14 und Fasersträngen 16, 17, 18, nötig für einen vorgegebenen Vorformling 1, während einer Zeitspanne vorgibt, die alle Vorrichtungen gleichzeitig startet und genauso wieder abschaltet. Das Rohr 13 ist in einer vertikalen und horizontalen Ebene beweglich und im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn drehbar, so daß die Stränge 2 an allen Orten der Scheibe 7 aufgebracht werden können.At a point in front of the station 22 , a shredding machine 20 is arranged, which is equipped with a shredding processing unit 19 and a tubular element 13 , which is associated with the discharge of the shredder. Also associated with the tube 13 is a binder resin spray device 15 which is mounted near the tube end and is connected to a binder resin supply (not shown). This Sprayvorrich device 15 brings binder resin 14 to the shredded fiber strands 2 , which leave the end of the tube 13 and ensures a coating of the fiber strands 2 with binder resin 14th Corresponding, non-exclusive examples of binder resin 14 contain thermosetting and thermoplastic polymers that are compatible with the matrix resin that is reinforced with the preforms. These binding polymers can be in powder form, fiber form, liquid form or in solution, dispersion or emulsion with a suitable carrier, such as water. Examples of these types of binder polymers include polyvinyl acetate, polyester, polyurethane, and the like. As shown, the strands 16 , 17 and 18 are introduced into the shredding unit 19 when the shredding machine 20 is started and the shredded strands 2 are passed into the tube 13 after the shredding. The resulting shredded strands 2 are ejected onto the disc 7 using a fluid stream, typically air, generated by a blower 47 (shown in FIG. 4) in the tube 13 and attached to or incorporated into the shredder 20 . Preferably, the shredding unit 19 , binder resin spray 15, and blower 47 is controlled by a central control panel that determines the amount of binder resin 14 and fiber strands 16 , 17 , 18 required for a given preform 1 for a period of time, all of which Devices starts at the same time and switches off again. The tube 13 is movable in a vertical and horizontal plane and rotatable clockwise and counterclockwise, so that the strands 2 can be applied to all locations of the disc 7 .

Nachdem die zerkleinerten Stränge 2 der ersten Zuführung, geformt aus den Strängen 16, 17, 18 auf der Scheibe 7 in gewünschter Höhe aufgebracht sind, wird die Zufuhr zum Zerkleinerer 20 gestoppt und die Stränge 16, 17 und 18 von der Zerkleinerungseinheit 19 entfernt. Die Stränge 27, 28, 29 der zweiten Zuführung werden nun der Zerkleine rungseinheit 19 zugeleitet, dort in Stücke bestimmter Län ge geschnitten und werden bei ihrem Weg durch das Rohr 13 einer Behandlung durch ein Fluid mit einer Geschwindig keit ausreichend hoch, um die Stränge in ihre Faserkompo nenten aufzutrennen, ausgesetzt. Die resultierenden Fa sern werden dann durch das Rohr 13 auf die Scheibe 7 auf die zerkleinerten Stränge 2, die sich bereits auf der Scheibe 7 befinden, aufgebracht. Allgemein können die Fa sern in den Strängen 27, 28, 29 der zweiten Zuführung Faser durchmesser im Bereich von 1 mm bis 35 µm haben, aber vorzugsweise liegt der Durchmesser im Bereich zwischen 15 und 25 mm, obwohl auch Fasern mit kleineren Durchmessern verwendet werden können.After the shredded strands 2 of the first feed, formed from the strands 16 , 17 , 18 on the disc 7 at the desired height, the feed to the shredder 20 is stopped and the strands 16 , 17 and 18 are removed from the shredding unit 19 . The strands 27 , 28 , 29 of the second feed are now fed to the shredding unit 19 , cut there into pieces of certain lengths and are sufficiently high as they pass through the tube 13 to be treated by a fluid with a speed at a high speed in order to pull the strands into to separate their fiber components. The resulting fibers are then applied through the tube 13 to the disc 7 on the shredded strands 2 , which are already on the disc 7 . In general, the fibers in the strands 27 , 28 , 29 of the second feeder have fiber diameters in the range from 1 mm to 35 μm, but preferably the diameter is in the range between 15 and 25 mm, although fibers with smaller diameters can also be used .

Die Arbeitsweise des Systems, faserige Fäden und Fasern zu erzeugen, ist detailliert in Fig. 4 dargestellt, wo die Stränge 27, 28 und 29 gezeigt werden, wie sie durch die Führungsöse 60 an der Halterung 61 zur Zerkleine rungseinheit 19 über Zerkleinerungsrollen 40 und 41, die durch einen Motor 42 über den Riemen 43 angetrieben, ge führt werden. Die zerkleinerten Stränge 80 fallen in der Zerkleinerungseinheit 19 in einen Trichter 26 und werden durch einen Fluidstrom, typischerweise Luft, der vom Ge bläse 47 durch die Öffnung 49 in den Trichter 46 geleitet wird, zu dem Rohr 13 transportiert. Wenn die zerkleiner ten Stränge 80, die in diesem Fall nur leicht durch eine nur geringe Menge an chemischen Behandlungsmitteln, ver festigt sind, die die Stränge bildenden Fasern zusammen halten, in das Rohr 13 gelangen und vorwärts getrieben werden, durchlaufen sie in dieser Ausführung zwei Zonen der Behandlung mit Fluiden hoher Geschwindigkeit 50, 51 innerhalb des Rohres 13. Rohr 13 ist über ein flexibles Rohr 55 mit dem Trichter 46 verbunden, das fest am Flansch 53 des Rohres 13 und an Flansch 54 des Trichters 46 angebracht ist.The operation of the system to produce fibrous threads and fibers is shown in detail in Fig. 4, where the strands 27 , 28 and 29 are shown as they are through the guide eyelet 60 on the bracket 61 to the shredding unit 19 via shredding rollers 40 and 41 which are driven by a motor 42 via the belt 43 , leads ge. The shredded strands 80 fall into a funnel 26 in the shredding unit 19 and are transported to the tube 13 by a fluid stream, typically air, which is blown from the fan 47 through the opening 49 into the funnel 46 . If the comminuted strands 80 , which in this case are only slightly consolidated by a small amount of chemical treatment agents, hold the fibers forming the strands together, get into the tube 13 and are driven forward, they pass through two in this embodiment Zones of treatment with high speed fluids 50 , 51 within tube 13 . Tube 13 is connected via a flexible tube 55 to the funnel 46 , which is fixedly attached to the flange 53 of the tube 13 and to the flange 54 of the funnel 46 .

In der Einlaßzone 50 des Fluids hoher Geschwindigkeit ist ein Rohr 56 vorgesehen, das einen Einlaß 57 zur Einfüh rung des Fluids aufweist und das in Zone 50 in einer Düse 58 endet, die nach unten und vorzugsweise leicht nach vorne gerichtet ist und Fluid, welches die Düse 58 ver läßt, gegen alle Fasern zu richten, die Zone 50 durchlau fen und um sie vorwärts in Richtung des Rohrauslasses zu befördern. Die Zone 50 befindet sich in einem Verbin dungsstück, allgemein als 62 bezeichnet, das mit Rohr 13 verbunden ist, und dieses Verbindungsstück 62 besitzt ei ne Einfassung 64, durch die das Rohr 56 verläuft. Das Rohr 56 wird in einer Einfassung 64 durch eine Steckver bindung 65 in Position gehalten, die eine Dichtung gegen austretendes Fluid zur Verfügung stellt. Ein zweites Ver bindungsstück 70, das eine zweite Zone 51 hoher Fluidge schwindigkeit in seinem Inneren bildet und das ebenfalls mit Rohr 13 verbunden ist und ein Teil davon bildet, ist in Strömungsrichtung weiter vorn, ausgehend von Verbin dungsstück 62 vorgesehen. Das Verbindungsstück 70 besitzt ein Rohr 71 mit einem Einlaß 72, das in eine Düse 73 en det. Das Verbindungsstück 70 ist ebenfalls mit einer Ein fassung 75 und einer Steckverbindung 76 versehen, die das Rohr 71 und Düse 73 abdichtet. Die zerkleinerten Stränge 80, gezeigt im Trichter 46, kommen mit den Fluiden hoher Geschwindigkeit in Berührung, die in die Zonen 50 und 51 über die Düsen 58 und 73 eingeleitet werden, wenn sie diese Zonen 50, 51 im Rohr 13 passieren. Dieser Kontakt bricht die zerkleinerten, lose zusammengehaltenen Bündel der Stränge 80 in ihre Fäden- oder Faserkomponenten auf und führt so zur Bildung eines Stroms von feinen Fasern 81 innerhalb des Rohres 13, die das Rohr 13 verlassen und auf die Vorformscheibe 7, die bereits mit zerkleinerten Verstärkungssträngen 2 auf ihrer Oberfläche versehen ist, aufgebracht werden. Die Fasern 81, die das Rohr 13 ver lassen, können mit Bindeharz 14 aus der Sprühvorrichtung 15 besprüht werden oder werden in einigen Fällen direkt auf die harzreichen Strangvorformlingoberflächen, die das zur Anhäufung der Fasern 81 notwendige Bindeharz 14 aufweist, gebracht.In the inlet zone 50 of the high speed fluid, a tube 56 is provided which has an inlet 57 for introducing the fluid and which ends in zone 50 in a nozzle 58 which is directed downwards and preferably slightly forward and fluid which is the Nozzle 58 leaves ver to be directed against all fibers, zone 50 and to move them forward towards the pipe outlet. The zone 50 is in a connec tion piece, generally referred to as 62 , which is connected to tube 13 , and this connector 62 has a bezel 64 through which the tube 56 extends. The tube 56 is held in position in an enclosure 64 by a fastex connection 65 , which provides a seal against escaping fluid. A second Ver connecting piece 70 , which forms a second zone 51 high fluid velocity in its interior and which is also connected to tube 13 and forms part of it, is provided further forward in the flow direction, starting from connec tion piece 62 . The connector 70 has a tube 71 with an inlet 72 , the det in a nozzle 73 en. The connector 70 is also provided with a socket 75 and a connector 76 which seals the tube 71 and nozzle 73 . The shredded strands 80 , shown in the funnel 46 , come into contact with the high-speed fluids that are introduced into zones 50 and 51 via nozzles 58 and 73 as they pass through zones 50 , 51 in tube 13 . This contact breaks up the shredded, loosely held bundles of the strands 80 into their thread or fiber components and thus leads to the formation of a stream of fine fibers 81 within the pipe 13 , which leave the pipe 13 and onto the preform disk 7 , which have already been shredded Reinforcement strands 2 is provided on its surface, are applied. The fibers 81 , which leave the tube 13 ver, can be sprayed with binder resin 14 from the spraying device 15 or, in some cases, brought directly onto the resin-rich strand preform surfaces which have the binder resin 14 necessary for the accumulation of the fibers 81 .

Durch die Arbeitsweise des Rotationssystems, wie in Fig. 1 dargestellt, und durch den Gebrauch dieser spezifischen Rohrzufuhrvorrichtung 13, wie in Fig. 1 und 4, wird ein Vorformling 1wie folgt hergestellt. Bei der Verwendung ei ner Vorformscheibe 7, wie in der Fig. 2 und 3 darge stellt, wird die Scheibe 7 im Rahmen 21 der Rotationsvor formmaschine 12, gezeigt in Fig. 1, angeordnet. Scheiben 7, identisch zu der bei der Vorformstation 22 befindlichen, sind ebenfalls an der Rotationsvorformmaschine 12 in den Stationen 23, 24 und 25 angeordnet. Der Heizer (nicht ge zeigt) in Kammer 11 ist eingeschaltet. Faserstränge 16, 17, 18 sind an die Zerkleinerungseinheit 19 angeschlossen und die Zerkleinerungsmaschine 20, die Zerkleinerungsein heit 19 und das Gebläse 47 werden bevorzugt gleichzeitig angeschaltet, um den Arbeitsvorgang zu beginnen. Durch das Einschalten des Motors 42 der Zerkleinerungseinheit 19 werden die Stränge 16, 17 und 18 zwischen den Zerklei nerungsrollen 40 und 41 durchgeführt, die in der Zerklei nerungseinheit 19 eingebaut sind, werden dann zerkleinert und gelangen in den unteren Bereich des Trichters 46, von wo sie durch das Gebläse 47 in das Rohr 13 transportiert werden. Während dieses Teils des Arbeitsganges sind die Fluideinlaßrohre 56 und 71 nicht zusammen mit dem Gebläse in Betrieb und daher leitet das Gebläse 47 die zerklei nerten Stränge 2 allein vorwärts in das Rohr 13 und durch das Austragsende. Die zerkleinerten Stränge 2 werden, wenn sie das Rohr 13 verlassen, mit Bindeharz 14 aus der Bindeharzdüse 15 besprüht und werden innig mit dem Bin deharz 14 bedeckt. Die harzbedeckten Stränge 2 werden auf die Oberfläche der Scheibe 7 gebracht. Da das stromfüh rende Rohr 13 aufgrund des am Trichter 46 befestigten flexiblen Rohrstückes 55 Bewegungen in allen Richtungen erlaubt, kann ein Bediener oder ein Roboter die Stränge 2 auf die Oberfläche der Scheibe 7 leiten, bis alle Berei che der Scheibe 7 bis zum erwünschten Ausmaß bedeckt sind. Dieses Maß kann experimentell für jeden bestimmten Vorformling 1, für seine erwünschten endgültigen Verstär kungseigenschaften und abhängig von der angestrebten Men ge an Verstärkungsmaterial bestimmt werden, kann in einem An- und Abschaltmechanismus mit Hilfe geeigneter Mikro prozessoren programmiert werden, so daß das Gebläse 47 und die Strangzufuhr automatisch ausgeschaltet werden, sobald die angestrebte Menge an Verstärkungsmaterial auf Scheibe 7 aufgebracht worden ist.By the operation of the rotary system as shown in Fig. 1 and by the use of this specific tube feeding device 13 as in Figs. 1 and 4, a preform 1 is manufactured as follows. When using egg ner preform disc 7 , as shown in FIGS . 2 and 3 Darge, the disc 7 is arranged in the frame 21 of the Rotationsvor molding machine 12 , shown in Fig. 1. Disks 7 , identical to those located at the preforming station 22 , are also arranged on the rotary preforming machine 12 in the stations 23 , 24 and 25 . The heater (not shown ge) in chamber 11 is turned on. Fiber strands 16 , 17 , 18 are connected to the shredding unit 19 and the shredding machine 20 , the shredding unit 19 and the blower 47 are preferably switched on at the same time in order to start the work process. By turning on the motor 42 of the shredding unit 19 , the strands 16 , 17 and 18 between the shredding rollers 40 and 41 , which are installed in the shredding unit 19 , are then shredded and reach the lower region of the hopper 46 , from where they are transported into the tube 13 by the blower 47 . During this part of the operation, the fluid inlet tubes 56 and 71 are not in operation with the blower and therefore the blower 47 directs the crushed strands 2 forward only into the tube 13 and through the discharge end. The shredded strands 2 , when they leave the tube 13 , are sprayed with binder resin 14 from the binder resin nozzle 15 and are covered intimately with the binder resin 14 . The resin-covered strands 2 are brought onto the surface of the disk 7 . Since the current-carrying tube 13 allows movements in all directions due to the flexible tube piece 55 attached to the funnel 46 , an operator or a robot can guide the strands 2 onto the surface of the disc 7 until all areas of the disc 7 are covered to the desired extent are. This measure can be determined experimentally for each specific preform 1 , for its desired final reinforcing properties and depending on the desired amount of reinforcing material, can be programmed in a switch-on and switch-off mechanism with the aid of suitable microprocessors, so that the fan 47 and the Strand supply are automatically switched off as soon as the desired amount of reinforcing material has been applied to disk 7 .

Sobald die angestrebte Menge an Verstärkungsmaterial auf die Scheibe 7 aufgebracht worden ist, werden sowohl Ge bläse 47 als auch Zerkleinerungseinheit 19 abgeschaltet. Entweder ein zweiter Zerkleinerer oder der gleiche Zer kleinerer übernimmt die Zufuhr der Stränge 27, 28 und 29 zur Zerkleinerungseinheit 19. Die Stränge 27, 28 und 29 werden zu den Schneidrollen 40 und 41 geführt, zerklei nert und gelangen in den Trichter 46. Zur gleichen Zeit wird das in der Zerkleinerungsmaschine 20 angeordnete Ge bläse 47 aktiviert, so daß Luft oder andere geeignete Fluide die resultierenden zerkleinerten Stränge 80 in das Rohr 13 mitreißt. Wenn die zerkleinerten Stränge 80 das Rohr 13 passieren, gelangen sie durch zwei hintereinan dergeschaltete Zonen 50 und 51 hoher Fluidgeschwindig keit, die vorzugsweise durch Luft hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Wenn die Stränge 80 in diese Zonen gelan gen, trifft das Fluid aus Düse 58 in Zone 50, z. B. auf die zerkleinerten Stränge 80 und zerfasert diese. Diese Zerfasung beinhaltet das Zersprengen der verbun denen Faserbündel in Form von zerkleinerten Strängen 80 in ihre Faserkomponenten. Dabei ist klar, daß die Stränge eine Mehrzahl an durch chemische Behandlung, bekannt als Binden oder Verleimen loser, aneinandergebundener Fasern enthalten. Die bestimmte Geschwindigkeit der Luft hängt zu einem gewissen Grad von der chemischen Behandlung der Fasern in den Strängen und möglicherweise von der Strang konstruktion, z. B. von der Zahl der Fasern in einem Strang, ab. Üblicherweise ist bei größeren Mengen von chemischen Behandlungsmitteln auf den Fasern und bei be stimmten Typen chemischer Behandlung und bei größerer An zahl von Fasern pro Strang die Geschwindigkeit der Luft höher, um die Zerfaserung zu erreichen. Im wesentlichen muß die Geschwindigkeit groß genug sein, um die Zerfase rung der zerkleinerten Stränge 80 der zweiten Zuführung zu erreichen. Die zerkleinerten Stränge 80 und die daraus in Zone 50 geformten Fasern 81 gelangen durch eine zweite Zone 51 hoher Fluidgeschwindigkeit, wo - wenn nötig - vorzugsweise Luft mit hohem Druck ausgetoßen wird, um die restlichen zerkleinerten Stränge 80 zu zerfasern. Die resultierenden Fasern 81 werden durch den Ausgang des Rohres 13 geleitet, wo wieder Bindeharz 14 vorzugsweise aufgebracht wird und das faserige Material 81 durch ent sprechende Bewegung des Rohres 13 auf die Oberfläche der zerkleinerten Stränge 2, die bereits auf Scheibe 7 aufge bracht worden sind, geleitet wird. Wenn die angestrebte Höhe an Fasern 81 aufgebracht worden ist, wird die Zufuhr der Stränge 27, 28, 29 zu der Zerkleinerungseinheit 19 unter brochen. Das Gebläse 47 sowohl wie die Luftrohre 56, 57 und 71, 72 werden abgeschaltet.Once the desired amount of reinforcing material has been applied to the disc 7 , both Ge blower 47 and shredding unit 19 are switched off. Either a second shredder or the same shredder takes over the supply of the strands 27 , 28 and 29 to the shredding unit 19 . The strands 27 , 28 and 29 are guided to the cutting rollers 40 and 41 , crushed and enter the funnel 46 . At the same time the arranged in the shredding machine 20 Ge blower 47 is activated so that air or other suitable fluids entrain the resulting shredded strands 80 into the tube 13 . When the shredded strands 80 pass through the tube 13 , they pass through two series-connected zones 50 and 51 of high fluid velocity, which are preferably generated by high-speed air. If the strands 80 gelan conditions in these zones, the fluid from the nozzle 58 in zone 50 , z. B. on the shredded strands 80 and frayed them. This chamfering involves breaking up the connected fiber bundles in the form of shredded strands 80 into their fiber components. It is clear that the strands contain a plurality of fibers bound together by chemical treatment, known as binding or gluing. The particular speed of the air depends to some extent on the chemical treatment of the fibers in the strands and possibly on the strand construction, e.g. B. on the number of fibers in a strand. Usually, with larger amounts of chemical treatment agents on the fibers and with certain types of chemical treatment and with a larger number of fibers per strand, the speed of the air is higher in order to achieve the defibration. In essence, the speed must be high enough to achieve the shredding of the shredded strands 80 of the second feed. The shredded strands 80 and the fibers 81 formed therefrom in zone 50 pass through a second zone 51 of high fluid velocity, where - if necessary - air is preferably expelled at high pressure in order to defibrate the remaining shredded strands 80 . The resulting fibers 81 are passed through the outlet of the tube 13 , where again binder resin 14 is preferably applied and the fibrous material 81 by ent speaking movement of the tube 13 on the surface of the shredded strands 2 , which have already been brought up on disc 7 , is directed. When the desired height of fibers 81 has been applied, the supply of the strands 27, 28, 29 to the shredding unit 19 is interrupted. The fan 47 as well as the air pipes 56, 57 and 71, 72 are switched off.

An diesem Punkt wird die Rotationsvorformmaschine 12 ein geschaltet, um sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen und die Scheibe 7, auf die der mit Bindeharz verbundene Vor formling in Station 22 aufgebracht worden ist, wird auf wärts zu Station 23 in Kammer 11 bewegt. Während dieser Rotation bewegt sich die Scheibe 7 von Station 25 oder die Position, wo eine Scheibe 7 angeordnet sein kann, in die Position von Station 22, um die nächste Scheibe 7 zu sein, auf der ein Vorformling 1 geformt werden wird. Die Scheibe 7 oder eine Position, an der eine Scheibe 7 an geordnet sein kann, die sich vorher bei der Entladesta tion 24 befunden hat, bewegt sich ebenfalls während die ser Rotation in eine Position bei Station 25. Entspre chend bewegt sich Scheibe 7, die einen teilweise gehärte ten Vorformling haben kann, von Station 23 zu Station 24, um dort eine Scheibe 7 zu ersetzen.At this point, the rotary preforming machine 12 is turned on to rotate counterclockwise and the disc 7 to which the resin-bonded preform has been applied in station 22 is moved up to station 23 in chamber 11 . During this rotation, the disc 7 moves from station 25 or the position where a disc 7 can be placed to the position of station 22 to be the next disc 7 on which a preform 1 will be formed. The disc 7 or a position at which a disc 7 may be arranged, which was previously at the unloading station 24 , also moves during this rotation into a position at station 25 . Correspondingly, disk 7 , which may have a partially hardened preform, moves from station 23 to station 24 to replace a disk 7 there.

Nachdem die Scheibe 7 mit dem Vorformling, die in die Kammer 11 gedreht wurde, welche erhitztes Fluid, vorzugs weise Luft, enthält, dort während eines ausreichend lan gen Zeitraum und bei Temperaturen ausreichend hoch, um mindestens das Bindeharz 14, das sich auf den Fasern 81 und den zerkleinerten Strängen 2 auf Scheibe 7 befindet, zu mindest teilweise zu vernetzen, verbleibt, wird die Rota tionsmaschine wieder eingeschaltet. Diese Scheibe 7 be wegt sich von der Station, wo teilweise gehärtet wird, 23 zu der Entladestation 24. An diesem Punkt ist der Vor formling 1 gekühlt worden und für das folgende Gießen vorbereitet und wird von der Station 24 durch Einfüh rung einer entsprechenden Vorrichtung in den Schlitz 9, wie in der Vorformscheibe 7 in Fig. 2 gezeigt, entfernt. Der Vorformling 1 wird dann von der Scheibe 7 abgehoben.After the disc 7 with the preform, which has been rotated into the chamber 11 , which contains heated fluid, preferably air, there for a sufficiently long period and at temperatures sufficiently high to at least the binder resin 14 , which is on the fibers 81 and the shredded strands 2 on disc 7 , at least partially crosslinked, remains, the rotary machine is switched on again. This disc 7 be moves from the station, where it is partially hardened, 23 to the unloading station 24 . At this point, the preform 1 has been cooled and prepared for the subsequent casting and is removed from the station 24 by introducing an appropriate device into the slot 9 , as shown in the preform disk 7 in FIG. 2. The preform 1 is then lifted off the disk 7 .

Während der Durchführung des Prozesses entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung, Stränge für die Stränge 27, 28 und 29 zum Formen der Fasern 81 zu verwenden, die wenig oder keine chemische Behandlungsmittel oder Verleimungsmittel ent halten. Dabei ist es notwendig, bei Verfahren zur Formung von Glasfasern bestimmte chemische Behandlungs mittel wie Leim oder Binder zu verwenden, um sie verträglich mit be stimmten Typen von Matrixharzmaterialien zu machen, in denen sie letztendlich als Verstärkungen ver wendet werden. Allgemein kann jede dem Fachmann bekannte Leimformulierung verwendet werden, um Stränge für 27, 28 und 29 zu formen oder zu produzieren, wo die Menge des Leims oder der getrocknete Rückstand des Leims eng kon trolliert wird. Die Menge ist eine Minimalmenge, um die Stränge während des Zerkleiners zusammenzuhalten und, um die Stränge aber anfällig für Zerfaserung während der Einwir kung von Luft während des Verfahrens zu machen. Daher be trägt die Menge an Verleimungsmittel, die sich auf den Strängen befindet, auf der Basis von Verlust durch Ent zündung (loss on ignition LOI) zwischen 0,02 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise werden LOIs von weniger als 0,1% ver wendet. Es ist bevorzugt, ein einfaches Gleitmittel als Verleimungsmittel für die Stränge 27, 28 und 29 zu ver wenden. Das Gleitmittel ermöglicht einen adäquaten Schutz der Fasern, die diese Stränge bilden, während ihrer Ver arbeitung durch Formdüsen zur Strangform und beim Zusam menfügen zu jedem Typ der bekannten zylindrischen Packun gen. Es versorgt die Fasern mit ausreichender Unversehrt heit während des Formens der Stränge 27, 28 und 29, um sie bis zu dem Zeitpunkt, bei dem sie in der Zerkleine rungsvorrichtung 19, wie in der Zeichnung gezeigt, ver wendet werden, zusammengebündelt zu halten. Typische Gleitmittel, die zu diesem Zweck verwendet werden, sind Kation-X Alkylimidazolreaktionsprodukt mit Tetra ethylenpentamin, Stearinsäure, Emery 6717 partiell ami diertes Polyalkylenimin, und Fiberlube 1575 kationische Gleitmittel. Die Stränge können zusätzlich oder anstatt von Gleitmittel eine geringe Menge eines Kopplungsreagen ses, wie organofunktionelle Silane und/oder filmbildende Polymere aufweisen. Jede dieser dem Fachmann im Bereich der Behandlung von Glasfasern bekannten Materialien kön nen verwendet werden.While performing the process according to the present invention, one of the most important features of the invention is to use strands for strands 27, 28 and 29 to form fibers 81 that contain little or no chemical treatment or sizing agents. It is necessary to use certain chemical treatment agents such as glue or binder in processes for shaping glass fibers in order to make them compatible with certain types of matrix resin materials in which they are ultimately used as reinforcements. Generally, any glue formulation known to those skilled in the art can be used to form or produce strands for 27, 28 and 29 where the amount of glue or the dried residue of the glue is closely controlled. The amount is a minimum amount to hold the strands together during shredding and to make the strands susceptible to fraying during exposure to air during the process. Therefore, the amount of sizing agent on the strands, based on loss on ignition LOI, is between 0.02 and 0.5% by weight, preferably LOIs of less than 0, 1% used. It is preferred to use a simple lubricant as the glue for strands 27, 28 and 29 . The lubricant enables adequate protection of the fibers forming these strands during their processing through shaping nozzles to form the strand and when they are joined together to form any type of known cylindrical pack. It provides the fibers with sufficient integrity during the formation of the strands 27, 28 and 29 to keep them bundled until they are used in the crusher 19 as shown in the drawing. Typical lubricants used for this purpose are cation-X alkylimidazole reaction product with tetraethylene pentamine, stearic acid, Emery 6717 partially amidated polyalkyleneimine, and Fiberlube 1575 cationic lubricants. In addition to or instead of a lubricant, the strands can have a small amount of a coupling reagent, such as organofunctional silanes and / or film-forming polymers. Any of these materials known to those skilled in the glass fiber treatment field can be used.

Einige nicht ausschließliche Beispiele schließen ein: filmbildende Polymere, wie Polyvinylacetat, Polyvinylal kohol, Polyoxyalkylene, Polyester, Polyurethane und Epoxide und Organosilane, wie Gamma-Aminopropyltriethoxy silan, Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Vinyl triethoxysilan und Harnstoff-modifizierte Aminosilane. Die Menge an Gleitmittel und/oder wenn vorhanden, an Kopp lungsreagens und/oder an filmbildenden Polymeren, die auf den Strängen vorhanden sind, liegt auf der Basis von Ver lust bei Entzündung (loss on ignition LOI) zwischen 0,02 und 0,5 Gew.-%, vorzugsweise werden LOIs von weniger als 0,1% verwendet, unabhängig ob das Gleitmittel alleine oder zusammen mit einem Kopplungsreagens verwendet wird.Some non-exclusive examples include: film-forming polymers, such as polyvinyl acetate, polyvinylal alcohol, polyoxyalkylene, polyester, polyurethane and Epoxides and organosilanes, such as gamma-aminopropyltriethoxy silane, gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyl triethoxysilane and urea-modified aminosilanes. The amount of lubricant and / or if present, Kopp lungs reagent and / or on film-forming polymers based on the strands are present is based on Ver loss on ignition (LOI) between 0.02 and 0.5% by weight, preferably LOIs of less than 0.1% used regardless of whether the lubricant alone or used together with a coupling reagent.

Es ist typisch bei einem strukturellen Vorformling 1, der entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, als Verstärkungsmaterial eine Schicht zerkleinerter Stränge im Vorformling 1 zu verwenden, die einen Durchmes ser von 0,3175 bis 2,54 cm (0,125 bis 1 inch) aufweisen. It is typical of a structural preform 1 made in accordance with the present invention to use as a reinforcing material a layer of shredded strands in the preform 1 which have a diameter of 0.3175 to 2.54 cm (0.125 to 1 inch).

Die Fasern in den Verstärkungssträngen können zwischen 5 und 35 µm, vorzugsweise zwischen 9 und 27 µm im Durchmes ser sein und in einer bevorzugten Ausführungsform werden 9 bis 14 µm Fasern in einer Mehrfachstrangkonstruktion, d. h. in einem Roving mit Mehrfachenden verwen det. Die Dicke der äußeren Oberflächenschicht des Vor formlings, der durch Fasern einer bestimmten Länge aufge baut ist, liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 0,0125 cm und 0,125 cm (0,005 bis 0,05 inches), vorzugs weise zwischen 0,025 und 0,076 cm (0,01 bis 0,03 inches). Im allgemeinen werden zerfaserbare Stränge aus Fasern mit Querschnitten zwischen 1 bis 35 µm, vorzugsweise zwischen 9 bis 25 µm und in der bevorzugten Ausführungsform, wenn Glasfasern verwendet werden, zwischen 15 bis 25 µm und in einer Strangkonstruktion, die vorzugsweise ein Roving mit einem einzigen Ende ist, wie ein Bündel aus 2000 Fasern hergestellt. Dicken der Oberflächenschicht größer als 0,127 cm (0,05 inch) erzeugen im allgemeinen Probleme des Harzbedarfs bei dem Vorformling 1, wenn er in eine Gießform gegeben wird und solche Dicken sind gene rell nicht von Vorteil. Arbeiten im Dickenbereich zwi schen 0,0127 und 0,076 cm (0,005 bis 0,030 inches) ermög licht aber Kompatibilität mit den Verstärkungsschichten, die diesen zugrundeliegen und mit den Matrixharzen, die in die Gießform während des Gießens eingespritzt werden. Dieser Verwendungsbereich der oberflächenbildenden Fasern liefert falls gegossene Teile mit Oberflächen, die bis zu dem Ausmaß glatt sind, daß sie die Glätte einer Klasse A Edelstahlpolierung nahezu erreichen.The fibers in the reinforcing strands can be between 5 and 35 µm, preferably between 9 and 27 µm in diameter, and in a preferred embodiment, 9 to 14 µm fibers are used in a multiple strand construction, ie in a roving with multiple ends. The thickness of the outer surface layer of the preform, which is built up by fibers of a certain length, is typically in a range between 0.0125 cm and 0.125 cm (0.005 to 0.05 inches), preferably between 0.025 and 0.076 cm (0 , 01 to 0.03 inches). Generally, fiberizable strands are made of fibers with cross-sections between 1 to 35 microns, preferably between 9 to 25 microns, and in the preferred embodiment, when glass fibers are used, between 15 to 25 microns and in a strand construction that preferably has a single-end roving is like a bundle made of 2000 fibers. Thicknesses of the surface layer greater than 0.127 cm (0.05 inch) generally create problems with the resin requirement for the preform 1 when placed in a mold, and such thicknesses are generally not advantageous. Working in the thickness range between 0.0127 and 0.076 cm (0.005 to 0.030 inches) enables compatibility with the reinforcing layers on which they are based and with the matrix resins that are injected into the mold during casting. This area of use of the surface-forming fibers provides molded parts with surfaces that are smooth to the extent that they nearly achieve the smoothness of a class A stainless steel polish.

Die strukturellen Teile, die entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert werden können, können jede Größe oder Form annehmen. Die Komplexibilität der Form stellt nicht mehr länger ein Problem für die Produzenten dar, die Oberflächenschichten als Bedeckung benötigen. Dieses Problem ist reduziert, weil die Ecken, Kanten und komplexen Biegungen adäquat mit den ausgerichteten Fasern, die als die zweite Zuführung bei der vorliegende Erfindung verwendet werden, versehen sind und die Fasern die Bereiche einer Form gleichmäßig bedecken. Der fertige Vorformling 1 hat wenige, wenn überhaupt Vertiefungen oder Unregelmäßigkeiten, die durch den Versuch erzeugt werden, eine Vliesmatte zu einer solchen Oberfläche zu verformen. Weiterhin tritt keine Streckung irgendwelcher dieser Oberflächenmaterialien auf dem Vorformling auf, der entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, wie es bei einigen Fällen des Standes der Technik der Fall war, da die Fasern einzeln auf die Scheibe 7 aufgebracht werden, um eine Oberfläche faserigen Materials zu bilden.The structural parts that can be constructed in accordance with the present invention can take any size or shape. The complexity of the shape is no longer a problem for producers who need surface layers as a covering. This problem is reduced because the corners, edges and complex bends are adequately provided with the aligned fibers used as the second feeder in the present invention and the fibers evenly cover the areas of a shape. The finished preform 1 has few, if any, depressions or irregularities which are created by the attempt to deform a nonwoven mat to such a surface. Furthermore, no stretching of any of these surface materials occurs on the preform made in accordance with the present invention, as was the case in some prior art cases, since the fibers are applied individually to the disc 7 to provide a surface of fibrous material form.

Um die Erfindung und ihren Nutzen zusätzlich zu beschrei ben sowie um die Glätte der Oberfläche, die durch Anwen dung der Erfindung erhältlich ist, zu demonstrieren, wird auf folgenden Beispiele Bezug genommen, die die beste Aus führung des vorliegenden Verfahrens und die dadurch dar gestellten Produkte und Vergleichsbeispiele mit anderen ähnlichen Produkten illustrieren.To additionally describe the invention and its benefits ben as well as the smoothness of the surface, which by application tion of the invention is available to demonstrate referred to the following examples, which are the best management of the present method and thereby products and comparative examples with others illustrate similar products.

Illustrative example 1

Eine 16×16 inch Testtafel wird aus einem 16×36 inch Vorformling geformt, der auf einer Vorformmaschine ähn lich zu der in Fig. 1 gezeigten dargestellt wird, wobei ein konventionelles Vorformbündel verwendet wird. Die Glasfaservorformbündel 16, 17 und 18 wurden zu einer Ver kleinerungseinheit 19 geführt, in Stücke von 2 inch Länge zerkleinert und von dem Rohr 13 auf die Vorformscheibe 7 aufgebracht, die an der Rotationsvorformmaschine 12 be festigt ist, bis eine berechnete Dichte von 4 Unzen pro Quadratfuß erreicht. Diese Dichte entspricht einem Glasgehalt in einer 0,3175 cm (0,125 inch) Testtafel von annähernd 28 Gew.-%. Das Bindeharz 14, das den zerklei nerten Bündeln 2 durch die Düse 15 zugeführt wurde, als diese das Rohr 13 verließen, war Polyco 2113 general-pur pose Polyvinylacetat, hergestellt von Rohm & Haas. Nach dem die Aufbringung der zerkleinerten Verstärkungsglas stränge 2 beendet war, wurde die Vorformscheibe 7 zu Sta tion 23 in die Kammer 11 gedreht, wo erhitzte Luft in der Kammer 11 das Harz teilweise aushärtet. Scheibe 7 wurde dann zu Station 24 gedreht und der Vorformling 1 wurde von Scheibe 7 entfernt, in 16×16 inch Größe geschnitten und danach gegossen. Der Vorformling wurde in einer erwärmten Gußform bei Temperaturen zwischen 134 und 149°C (273-300°F) gegossen, um eine Testtafel von 0,3175 cm Dicke (0,125 inches) zu ergeben. Diese Tafel wurde dann mit einem Oberflächenprofilometer getestet, um die Rau heit der Oberfläche zu messen. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 1 aufgeführt.A 16 x 16 inch test panel is formed from a 16 x 36 inch preform, which is shown on a preforming machine similar to that shown in Fig. 1 using a conventional preform bundle. The glass fiber preform bundles 16, 17 and 18 were led to a reduction unit 19 , shredded into pieces of 2 inch length and applied from the tube 13 to the preform disk 7 , which is attached to the rotary preforming machine 12 , until a calculated density of 4 ounces per Reached square feet. This density corresponds to a glass content in a 0.3175 cm (0.125 inch) test panel of approximately 28% by weight. The binder resin 14 which was fed to the crushed bundles 2 through the nozzle 15 when they left the tube 13 was Polyco 2113 general-pur pose polyvinyl acetate, manufactured by Rohm & Haas. After the application of the shredded reinforcing glass strands 2 was finished, the preform 7 was turned to station 23 in the chamber 11 , where heated air in the chamber 11 partially cured the resin. Disk 7 was then rotated to station 24 and preform 1 was removed from disk 7 , cut into 16 x 16 inch sizes and then cast. The preform was cast in a heated mold at temperatures between 134 and 149 ° C (273-300 ° F) to give a test sheet 0.3175 cm thick (0.125 inches). This panel was then tested with a surface profilometer to measure the surface roughness. The results obtained are shown in Table 1.

Als ein zweites Anschauungsbeispiel wurde eine ähnli che 16×16 inch Testtafel, wie im Anschauungsbei spiel 1, geformt, wobei dieselben Bedingungen wie im Anschauungsbeispiel 1 verwendet wurden. Eine Ausnahme zu der Beschreibung des Anschauungsbeispiels 1 war, daß, nachdem die zerkleinerten Stränge 2 auf die Scheibe 7 aufgebracht wurden und bevor der Vorformling 1 zur zumindest teilweisen Verfestigung zur Station 23 der Rotationsvorformmaschine gedreht wurde, eine Vliesmatte auf der Oberfläche des Vorform lings aufgebracht wurde. Die benutzte Vliesmatte war 0,051 cm (0,020 inch) dick. Wieder wurde der die Vliesmatte enthaltende Vorformling 1 zur Station 23 in die Kammer 11 gedreht und dort teilweise gehärtet. Der Vorformling 1 wurde zur Station 24 gedreht und entfernt. Der resultierende Vorformling 1 mit der Vliesmatte auf der Oberfläche wurde in eine erhitzte Gußform gebracht und mit Matrixharz gegossen, wodurch eine Testtafel mit annähernd 0,3175 cm (0,125 inch) Dicke erhalten wurde. Diese Tafel wurde einer Oberflächenprofilometermessung unterzogen, um die Oberflächenrauhheit zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. As a second illustrative example, a similar 16 × 16 inch test panel as in illustrative example 1 was formed using the same conditions as in illustrative example 1. An exception to the description of illustrative example 1 was that after the shredded strands 2 were applied to the disk 7 and before the preform 1 was rotated to the station 23 of the rotary preforming machine for at least partial consolidation, a nonwoven mat was applied to the surface of the preform . The nonwoven mat used was 0.051 cm (0.020 inch) thick. Again, the preform 1 containing the nonwoven mat was rotated to the station 23 in the chamber 11 and partially hardened there. The preform 1 was rotated to the station 24 and removed. The resulting preform 1 with the nonwoven mat on the surface was placed in a heated mold and cast with matrix resin, thereby obtaining a test board approximately 0.3175 cm (0.125 inch) thick. This panel was subjected to a surface profilometer measurement to determine the surface roughness. The results are shown in Table 1.

example

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung, die den besten Modus darstellt, wurde als 16×16 inch Testtafel hergestellt, wobei wieder eine Vorformma schine 12, ähnlich zu der in Fig. 1 gezeigten, verwendet wurde. Die gleichen Vorformglasfiberstränge 16, 17, 18 mit Mehrfachenden, wie sie in dem Anschauungsbeispiel 1 verwendet wurden, wurden in zerkleinerten Stücken von 2 inch Länge auf eine 16×36 inch Vorformscheibe 7 bis zu einer Dichte von 4 Unzen pro Quadratfuß aufgebracht. Nachdem diese zerkleinerten Vorformstränge mit mehreren Enden 16, 17, 18 auf die Vorformscheibe 7 aufgebracht wurden, wurden Glasfaserstränge mit einfachen Enden 27, 28, 29 in Stücke von 2 inch Länge zerkleinert und im Rohr 13 dispergiert. Sie wurden in den Zonen 50 und 51 des Rohres 13 Luft hohen Druckes ausgesetzt (gezeigt in Fig. 4). Die Luft wurde in das Rohr 13 durch die Düsen 56 und 73 mit einem Druck von 90-100 psi eingeführt. Die resul tierenden Fasern 81 wurden zu der Vorformscheibe 7, die die Verstärkungsschicht enthält befördert und auf die Verstärkungsschicht bis zu einer Dicke von annähernd 0,051 cm oder 0,25 Unzen pro Quadratfuß in Dichte aufge tragen. Sowohl die zerkleinerten Stränge 2 als auch die Fasern 81 wurden mit Polycoresin 2113, hergestellt von Rohm & Haas, als Bindeharz 14 aus Vorrichtung 15 besprüht, als sie vom Rohr 13 auf die Scheibe 7 übergingen. Es wur den Fasern verwendet mit einem Durchmesser von 22 µm, die in einem Strang mit Einfachende durch Kation X und einem Silankopplungsragens Gamma-aminopropyltriethoxysilan, erhältlich von Union Carbide Chemicial Corporation als (A-1100) Silan zusammengehalten werden bei einem LOI-Wert von weniger als 0,5 Gew.-%, wobei sowohl das Gleitmittel als auch das Kopplungsreagens eingeschlossen sind, bezogen auf das Ge wicht des Stranges. Der resultierende Vorformling 1 auf Scheibe 7 wurde dann zur Station 23 in die Kammer 11 ge dreht, wo er auf eine Temperatur von ungefähr 121°C (250°F) und für eine ausreichende Zeit, um das Bindeharz 14 des Vorformlings teilweise auszuhärten, erwärmt wurde. Die Maschine wurde dann gedreht, um den Vorformling in Station 24 zu plazieren, von wo er entfernt wurde. Der Vorformling 1 wurde in ein Blatt von 16×16 inch geschnit ten, in eine erwärmte Gußform gebracht und bei einer Tem peratur von ungefähr 149°C (300°F) zu einer Testplatte gegossen. Die resultierende gegossene Platte wurde dann mit einem Profilometer getestet, um die mittlere Oberflä chenrauhheit zu bestimmen. Die Resultate sind in Tabelle 1 aufgeführt.A preferred embodiment of the present invention, which is the best mode, was made as a 16 x 16 inch test panel, again using a preforming machine 12 similar to that shown in FIG. 1. The same preform glass fiber strands 16, 17, 18 with multiple ends, as used in Illustrative Example 1 , were placed in 2 inch length pieces on a 16 x 36 inch preform disk 7 to a density of 4 ounces per square foot. After these crushed preform strands with multiple ends 16, 17, 18 were applied to the preform disk 7 , glass fiber strands with single ends 27 , 28, 29 were crushed into pieces of 2 inch length and dispersed in the tube 13 . They were exposed to high pressure air in zones 50 and 51 of tube 13 (shown in Figure 4). The air was introduced into tube 13 through nozzles 56 and 73 at a pressure of 90-100 psi. The resulting fibers 81 were conveyed to the preform disk 7 containing the reinforcement layer and applied to the reinforcement layer to a thickness of approximately 0.051 cm or 0.25 ounces per square foot in density. Both the shredded strands 2 and the fibers 81 were sprayed with polycoresin 2113, manufactured by Rohm & Haas, as binder resin 14 from device 15 when they passed from tube 13 to disk 7 . 22 µm diameter fibers were used which are held together in a single ended strand by cation X and a silane coupling agent gamma-aminopropyltriethoxysilane available from Union Carbide Chemicial Corporation as (A-1100) silane at a LOI value of less than 0.5% by weight, including both the lubricant and the coupling reagent, based on the weight of the strand. The resulting preform 1 on disc 7 was then rotated to station 23 in chamber 11 where it was heated to a temperature of approximately 121 ° C (250 ° F) and for a sufficient time to partially cure binder resin 14 of the preform has been. The machine was then rotated to place the preform in station 24 from where it was removed. The preform 1 was cut into a 16 x 16 inch sheet, placed in a heated mold, and cast at a temperature of approximately 149 ° C (300 ° F) to a test plate. The resulting cast plate was then tested with a profilometer to determine the average surface roughness. The results are shown in Table 1.

Tabelle 1 Table 1

Oberflächenprofilometermessungen von RTM-Tafeln¹) Surface profilometer measurements of RTM boards¹)

Wie aus der Untersuchung von Tabelle 1 ersichtlich, er zeugt der Vorformling 1, der die aufgesprühte Vliesober fläche von Beispiel 1 verwendet, Profilometermessungen ähnlich zu denen, erhalten durch Gebrauch einer teueren Vliesmatte auf einem flach bearbeiteten Teil aus be zeichnendem Beispiel 2. Die Oberflächeneigenschaften sind für alle praktischen Anwendungen vergleichbar, wobei der Vorformling 1 aus Anschauungsbeispiel 1, der weder die Vliesmatte noch die aufgesprühte Schleieroberfläche hat, eine Oberflächenrauhheit besaß, die unbefriedigend für die meisten Anwendungen, bei denen eine ansprechende äußere Erscheinung angestrebt wird, sind.As can be seen from the examination of Table 1, the preform 1 using the sprayed nonwoven surface of Example 1 produces profilometer measurements similar to those obtained by using an expensive nonwoven mat on a flat machined part from Example 2. The surface properties are comparable for all practical applications, the preform 1 from illustrative example 1, which has neither the fleece mat nor the sprayed-on veil surface, having a surface roughness which is unsatisfactory for most applications in which an appealing external appearance is desired.

Example 2

Eine weitere Abschätzung der Nützlichkeit, dieses LCM Verfahren zu benutzen, schließt einen Vergleich der Ei genschaften mit einem alternativen Verfahren, was mit "sheet molding compound" (SMC) bezeichnet wird, mit ein. Tafeln, verstärkt mit einem Vorformling 1 mit gerichteten Fasern und bedeckt mit einer faserigen aufgesprühten Vliesoberfläche, wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die se Vorformlinge 1 wurden mit einem Polyestermatrixharz ge gossen, das sowohl einen Füllstoff und ein Additiv, das die Oberflächenglätte verbessert, enthält. Das verwendete Harz war Ashland Aropol 50405, ein ungesättigtes Harz, das typischerweise in Klasse A SMC-Formulierungen verwen det wird. Dieses Harz wurde im Verhältnis 1 : 1 mit Cal ciumcarbonat als Füllstoff vermischt. Auf diese Weise hergestellte Tafeln, die einen Glasgehalt von ungefähr 30% aufwiesen, wurden mit einem Profilometer getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Another assessment of the usefulness of using this LCM process involves comparing the properties with an alternative process called "sheet molding compound" (SMC). Sheets reinforced with a preform 1 with directional fibers and covered with a fibrous sprayed nonwoven surface were produced in the same manner as in Example 1. These preforms 1 were cast with a polyester matrix resin that contains both a filler and an additive that improves surface smoothness. The resin used was Ashland Aropol 50405, an unsaturated resin typically used in Class A SMC formulations. This resin was mixed in a 1: 1 ratio with calcium carbonate as a filler. Sheets made in this way and having a glass content of approximately 30% were tested with a profilometer. The results are shown in Table 2.

Illustrative example 3

Ein Vorformling 1 mit ausgerichteten Fasern wurde ent sprechend des Anschauungsbeispiels 1 hergestellt und der resultierende Vorformling 1 wurde mit Ashland Aropol 50405 Harz vermischt und im Verhältnis von 1 : 1 mit einem Cal ciumcarbonatfüllstoff gegossen, dessen Ergebnisse in Ta belle 2 aufgeführt sind. Eine SMC gegossene Tafel, aus der gleichen Formulierung mit ungesättigtem Harz auf ei ner Standard SMC-Maschine geformt und gegossen in eine Tafel gleicher Größe wie in Beispiel 2 und Anschauungs beispiel 3, die einen Glasgehalt von ungefähr 27% auf weist, wurde auf durchschnittliche Rauhheit untersucht, was Profilometermessungen, wie in Tabelle 2 aufgeführt, ergab.A preform 1 with aligned fibers was produced in accordance with illustrative example 1 and the resulting preform 1 was mixed with Ashland Aropol 50405 resin and cast in a ratio of 1: 1 with a calcium carbonate filler, the results of which are listed in Table 2. An SMC cast sheet, molded from the same unsaturated resin formulation on a standard SMC machine, and cast into a sheet of the same size as in Example 2 and Illustrative Example 3, having a glass content of approximately 27%, was rated for average roughness examined what profilometer measurements as shown in Table 2 gave.

Tabelle 2 Table 2

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, weisen die gegossenen Ta feln mit faserausgerichteten aufgesprühten Vliesoberflä chen über dem Verstärkungsmaterial des Vorformlings 1 eine mittlere Rauhheit ähnlich zu der von SMC auf. Dies wird mit RTM gegossenen Platten erreicht, die entspre chend der Lehren der Erfindung, wie gezeigt in Beispiel 2, hergestellt werden. Dies ist der Fall, obwohl SMC- Gießen bei höheren Drücken als bei RTM-Gießen durchge führt wird. Die Verwendung von höheren Gießdrücken bevor zugt die Bildung von Gußteilen mit glatten Oberflächen. Nach Tabelle 2 sind RTM-Tafeln sicherlich vergleichbar in ihren Oberflächeneigenschaften mit den SMC-Tafeln.As can be seen from Table 2, the cast panels with fiber-oriented sprayed nonwoven surfaces over the reinforcing material of the preform 1 have an average roughness similar to that of SMC. This is accomplished with RTM cast plates made in accordance with the teachings of the invention as shown in Example 2. This is the case, although SMC casting is carried out at higher pressures than with RTM casting. The use of higher casting pressures prefers the formation of castings with smooth surfaces. According to Table 2, RTM boards are certainly comparable in their surface properties to the SMC boards.

Der Vorteil einer aufgesprühten Vliesmatte im Vergleich zu einer normalen kommerziell erhältlichen Vliesmatte ist, daß sie auf Vorformlingverstärkungen aufgebracht werden kann, die viele verschiedene und komplexe Formen haben, während Vliesmatten bei anderen Anwendungen als bei flachen Formen geschnitten werden müssen und vorsich tig behandelt und geformt werden müssen. Selbst wenn die Vliesoberfläche aufgesprüht ist, sind die Ergebnisse ver gleichbar zu denen, erhalten mit kommerziellen Vliesmat ten, wobei und die Kosten beachtlich niedriger als die, wenn Vliesmatten für den gleichen Zweck verwendet werden.The advantage of a sprayed-on fleece mat in comparison to a normal commercially available fleece mat is that they are applied to preform reinforcements can be of many different and complex forms have, while fleece mats in applications other than cut with flat shapes and be careful must be treated and shaped. Even if that Fleece surface is sprayed, the results are ver comparable to those obtained with commercial fleece mat ten, and the cost considerably lower than that, if fleece mats are used for the same purpose.

Viele Veränderungen am Verfahren und an den Produkten können gemacht werden, ohne daß dabei der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird. Zum Beispiel, wo sowohl glatte innere und äußere Oberflächen an einem fertigge stellten Teil erwünscht sind, können Fasern 81 bis zu einer Dicke von 0,0254 bis 0,076 cm (0,01 bis 0,03 inches) auf Scheibe 7 zuerst aufgetragen werden und mit Bindeharz 14 besprüht werden, wenn sie das Rohr 13 ver lassen. Die verstärkenden zerkleinerten Stränge 2 können bis zu der gewünschten Verstärkungshöhe auf diesen an geordnet werden und dann kann eine äußere Schicht von Fa sern 81 auf den Verstärkungssträngen 2 angeordnet werden. Many changes to the process and the products can be made without departing from the spirit of the invention. For example, where both smooth inner and outer surfaces on a finished part are desired, fibers 81 to a thickness of 0.0254 to 0.076 cm (0.01 to 0.03 inches) can be applied to disc 7 first and with Binder resin 14 are sprayed when they leave the tube 13 ver. The reinforcing chopped strands 2 are rated up to the desired gain level to this, and then an outer layer of Fa fibers 81 are placed on the reinforcing strands. 2

Auf diese Weise können glatte äußere und innere Oberflä chen an den Teilen, gegossen aus den resultierenden Vor formlingen 1, angebracht werden. Während die Zeichnungen zwei Zonen für die Lufteinwirkung, um die zerkleinerten Stränge in Fasern aufzuspalten, aufzeigen, können so viel wie eine Zone und offensichtlich mehr als zwei solcher Zonen verwendet werden, wenn so erwünscht.In this way, smooth outer and inner surfaces can be attached to the parts cast from the resulting preforms 1 . While the drawings show two zones of exposure to air to split the chopped strands into fibers, as much as one zone and obviously more than two such zones can be used if so desired.

Andere Modifikationen beziehen sich auf den Gebrauch von alternativen Bindern als Bindeharzspray, wie bei den ver schiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wo dargestellt wird, Bindeharz 14 auf die Stränge aufzu bringen, wenn diese das Rohr 13 verlassen. Es liegt eben falls innerhalb der Absicht der Erfindung, pulverisierte Harze oder Fasern von thermoplastischen Harzen mit den Verstärkungssträngen 2 und den Oberflächenfasern 81 zu versprühen, so daß diese alternativen Binder auf den Strängen 2 oder Fasern 81 in der erhitzten Kammer 11 schmelzen, um so den Vorformling 1 zu verfestigen. Eine andere Modifikation ist es, während es beschrieben ist, daß zerkleinerte Stränge 2 die Verstärkungsschicht im Vorformling 1 bilden, kontinuierliche Stränge oder Kombi nationen von zerkleinerten und kontinuierlichen Strängen zu verwenden, wobei ein ähnlicher Apparat wie Maschine 20 mit Zugrollen, die Zerkleinerungsrollen 40 und 41 erset zen, verwendet wird, um die kontinuierlichen Stränge dem Trichter 46 und dem Rohr 13 zuzuführen; oder die konti nuierlichen Stränge können in einer Richtung oder in zwei Richtungen, aber nicht in einer willkürlichen Orientie rung manuell oder durch einen Roboter aufgelegt werden. Obwohl die Erfindung in bezug auf bestimmte Beispiele und aufgezeigte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung darauf zu beschrän ken, außer insofern, was aus den beigegebenen Ansprüchen ersichtlich ist. Other modifications relate to the use of alternative binders as a binder resin spray, as in the various embodiments of the present invention, where it is shown to apply binder resin 14 to the strands as they exit tube 13 . It is just necessary to spray within the contemplation of the invention, powdered resins or fibers of thermoplastic resins with the reinforcement strands 2 and the surface fibers 81 so that these alternative binder on the strands 2 or fibers melt in the heated chamber 11 81, so as to Solidify preform 1 . Another modification, while it is described that shredded strands 2 form the reinforcing layer in the preform 1 , is to use continuous strands or combinations of shredded and continuous strands, with a similar apparatus to machine 20 with pulling rollers, the shredding rollers 40 and 41 erset zen is used to feed the continuous strands to hopper 46 and tube 13 ; or the continuous strands can be applied in one direction or in two directions, but not in an arbitrary orientation, manually or by a robot. Although the invention has been described with reference to certain examples and illustrated embodiments, it is not intended to limit the invention thereto except so far as is apparent from the appended claims.

Es liegt innerhalb des gedachten Anwendungsbereichs die ser Erfindung, das hierin beschriebenes Vliesmaterial mit ausgerichteten Fasern mit jedem anderen Typ von verstär kenden faserartigen oder strangartigen Materialien zu verwenden. Z. B. kann das Vliesmaterial in der vorliegen den Erfindung zusammen mit kontinuierlichen und/oder zer kleinerten Glassträngen im Handverfahren beim Faser spritzverfahren als auch beim LCM-Verfahren verwendet werden.It is within the intended scope ser invention, the nonwoven material described herein with aligned fibers with any other type of reinforcement to fibrous or strand-like materials use. For example, the nonwoven material can be present in the the invention together with continuous and / or zer smaller glass strands in the manual process for fiber spray process as well as used in the LCM process will.

Claims

1. A method of making a fibrous reinforcement using a non-woven mat (veil mat) in conjunction with the reinforcement to reinforce polymeric materials containing:
The formation of a layer of fibrous strands ( 2 ) with a sufficient amount of binder ( 14 ) and strands ( 2 ) in order to ensure both suitable dimensional stability of the reinforcing layer and suitable reinforcing properties for the reinforced polymer,
aligning discrete fibers ( 81 ) to form a layer contacting the reinforcement layer, the layer of discrete fibers having a larger resin requirement than the reinforcement layer and being of sufficient height to ensure a smooth surface when the reinforcement mate rial is used in a reinforced polymeric form.

2. A method according to claim 1, wherein the fibrous reinforcement is a preform ( 1 ) which is formed by applying fibrous strands ( 2 ) and binders ( 14 ) in sufficient quantity to the surface of a preform disc ( 7 ) in order to to ensure appropriate dimensional stability and deformation properties of the preform ( 1 ) until the required amount of strands ( 2 ) has been applied to form the reinforcing layer of fibrous strands ( 2 ) and that a large number of fibers ( 81 ) , which are formed from shredded strands ( 2 ) into fibers ( 81 ) of a certain length, are aligned on the previously accumulated reinforcement strands ( 2 ) to form a layer of shredded fibers ( 81 ) thereon, which together and with the reinforcement strands ( 2 ) and to ensure a smooth surface on parts cast from the preform.

3. The method of claim 1, wherein the discrete fibers ( 81 ) and the reinforcing strands ( 2 ) are glass fibers and strands.

4. The method of claim 2, wherein the fibrous strands ( 2 ) and fibers ( 81 ) are glass fibers and glass strands.

5. A fibrous reinforcement with a reinforcing layer of strands ( 2 ) and a surface layer of discrete fibers ( 81 ), which is produced according to the method of claim 1.

6. A method according to claim 1 which includes:
Feed discrete fibers ( 81 ) from a loosely bonded bundle of these fibers onto a surface to form a layer before the reinforcement layer of shredded strands ( 2 ) is added to the layer of discrete fibers at a sufficient height to provide the required reinforcement kung properties and to cover the reinforcement layer with a second layer of discrete fibers ( 81 ), which are formed from a loosely connected bundle of these fibers, connection of all fibers by a binder resin, which, when heated, partially cures and the layer into one Preform solidified.

7. A fiber reinforced material having an inner surface of discrete fibers ( 81 ), a reinforcing surface of shredded strands ( 2 ) resting on the inner surface, and an outer surface of discrete fibers ( 81 ), said fiber surfaces and the layer of comminuted strands ( 2 ) are formed according to the method of claim 6.

8. A method for making a fiber-oriented preform ( 1 ) includes:
Applying fibrous strands ( 2 ) and binder ( 14 ) to the surface of a preform disc ( 7 ) in sufficient quantities to ensure suitable shape stability and reinforcing properties of the preform until the required amount of strands ( 2 ) has been applied to it discrete fibers ( 81 ) to form a layer on the surface of the first layer, which requires more resin than the first layer, to a height sufficient to provide a smooth surface when the preform ( 1 ) is subsequently formed is poured in part.

9. The method of claim 8, wherein the discrete fibers ( 81 ) and the comminuted strands ( 2 ) are glass fibers and glass strands.

10. The method of claim 8, wherein the fibers and shredded strands ( 2 ) are glass fibers and strands.

11. A fiber-reinforced preform with a reinforcement layer of shredded strands ( 2 ) and a surface layer of discrete fibers ( 81 ) according to the method of claim 8.

12. The method of claim 8, including stopping the flow of strands for reinforcement before adding the second layer of discrete fibers ( 81 ).

The method of claim 8, wherein the formation and orientation of the second layer of discrete fibers ( 81 ) involves the use of high-speed fluids to act on the shredded strands ( 80 ) that make up the layer of fibers ( 81 ) with a larger size Resin needs to be molded and shredded.

14. The method according to claim 13, wherein the fibers ( 81 ) of the second layer have diameters in the range from 1 to 35 µm and the residue of an aqueous chemical treatment agent selected from the group comprising fiber lubricants, organofunctional silane coupling reagents, film-forming agents Polymers and mixtures thereof, the amount of the residue on the strands being in the range between 0.02 and 0.5% by weight on a LOI basis.

15. A method for producing a preform ( 1 ) for use in the injection molding of preformed composite materials contains alignment of fibrous strands ( 2 ) with binder resin ( 14 ) applied thereon on the surface of a preform disc ( 7 ) until sufficient strands ( 2 ) have been applied to form the amount required to reinforce an article which is cast from the resulting preform ( 1 ) and align a plurality of fibers ( 81 ) formed from shredded strands ( 80 ) into strands of a certain length , on the previously assembled reinforcement rings ( 2 ) to form a layer of fiberized fibers thereon, which are connected to one another and to the reinforcement rings ( 2 ) and to have a smooth upper surface cast on parts from the preform ( 1 ) guarantee.

16. The method of claim 15, wherein the shredded strands ( 2 ) and the fibers ( 81 ) are glass strands and glass fibers.

17. A fiber-reinforced preform ( 1 ), which has a reinforcement layer made of shredded strands ( 2 ) and a surface layer made of discrete fibers ( 81 ), is shown according to the method of claim ( 15 ).

18. The method of claim 5, which includes stopping the flow of the reinforcing strands ( 2 ) before adding the second layer of discrete fibers.

19. The method of claim 15, wherein the strand layer and the fibers a glass strand layer and Glass fibers are.

20. The preform ( 1 ) of claim 19, wherein the amount of residue on the continuous strands of fibers is less than 0.1 percent by weight on a LOI basis.

21. The method of claim 15, wherein the fibers ( 81 ) are made of discrete length fibers of the same diameter as the fibers in the strands ( 2 ) that form the reinforcement layer.

22. The method of claim 21, wherein the fibers and the shredded strands of glass fibers and strands of glass are.

23. The method of claim 15, wherein the discrete fibers ( 81 ) originate from a single end droving and the reinforcement strands ( 2 ) from a multiple end droving.

24. The method of claim 23, wherein the fibers and fibers ( 81 ) and the shredded strands ( 2 ) are glass fibers and glass strands.

25. The preform ( 1 ) according to claim 23, wherein the layer of crushed strands ( 2 ) and the surface layer of the fibers ( 81 ) are formed from crushed glass strands and crushed glass fibers.

26. The method of claim 15, wherein the discrete fibers ( 81 ) are formed from strands of discrete length that have fibers of larger diameter than the fibers that form the layer of reinforcement strands of the preform ( 1 ).

27. The method of claim 26, wherein the strand layer and fibers ( 81 ) are a glass strand layer and fibers.

28. The preform according to claim 27, wherein the layer of shredded strands ( 2 ) and the surface layer of fibers ( 81 ) are formed from shredded glass strands ( 2 ) and from shredded glass fibers, the fibers containing a release agent in a residue amount have the continuous strands of fibers, which is in the range between 0.02 to 0.5 weight percent on a COI basis.

29. One method of making a preform ( 1 ) with aligned fibers includes:
Applying discrete fibers ( 81 ) formed from a loosely connected bundle of said fibers to a disc surface to form a layer,
Adding a layer of strands ( 2 ) to the layer of discrete fibers ( 81 ) to a sufficient height to ensure the required reinforcement properties of the preform ( 1 ) and covering the reinforcement layer with a second layer of discrete fibers ( 81 ), the are formed from a loosely connected bundle of said fibers and
Connection of all fibers by a binder resin ( 14 ) which, when heated, partially hardens and strengthens the layer to form a preform ( 1 ).

30. A method according to claim 29, wherein the layer of strands ( 2 ) added to the layer of discrete fibers ( 81 ) is formed of shredded strands ( 2 ).

31. A fiber reinforced preform ( 1 ) having an inner surface of discrete fibers ( 81 ), a reinforcing layer of shredded strands ( 2 ) resting on said inner surface and an outer surface of discrete fibers ( 81 ), the fiber surfaces and the layers of shredded strands are formed by the method of claim 29.