DE60003766T2

DE60003766T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundbandes geformt aus Verstärkungsfasern und thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE60003766T2
Application number: DE60003766T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Debalme; Jacques Voiron; Alexandre Cividino
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex France SA
Current assignee: Saint Gobain Adfors SAS
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2020-04-06
Also published as: TW458875B; CN1294965A; ATE244628T1; TR200000941A3; SK5092000A3; TR200000941A2; ES2202015T3; US20020150752A1; EP1093900A1; PL339506A1; CA2304403A1; KR20010039562A; JP2001113550A; EP1093900B1; DE60003766D1; BR0001561A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Verbundbandes auf der Basis von Verstärkungsfasern und thermoplastischem organischem Material.
Verbundmaterialien auf der Basis von thermoplastischem Material und Verstärkungsfasern werden für die Verstärkung von Artikeln aller Art, insbesondere zur Herstellung von Verbundschläuchen, die vorgesehen sind, Druckgas oder Druckflüssigkeiten zu befördern, verwendet.
So ist aus der Patentanmeldung FR 2 516 441 ein Verfahren zur Herstellung dünner Profile bekannt, die in ein thermoplastisches Harz eingebettete unidirektionale endlose Glasfasern enthalten.
Die Stufen des Verfahrens zur Herstellung solcher Profile sind:

– Abwickeln der Glasfäden von Spulen, um eine Fadenbahn zu bilden,
– Trennung der Fasern der Fäden, um ihren von der Schlichte, mit welcher sie überzogen sind, bewirkten Zusammenhalt aufzuheben,
– Tränken der Glasfaserbahn in ein Bad aus einem thermoplastischen Material in Wasser oder auch in einer Wirbelschicht aus einem Thermoplastpulver,
– Erwärmen der Bahn, um je nach Art und Weise des Tränkens das Wasser zu verdampfen oder das Pulver zu schmelzen, und
– derartige Bildung der Bahn aus mit dem Harz ummantelten Fasern in der Wärme, dass das gewünschte Profil erhalten wird.

Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass, um die Fasern mit dem thermoplastischen Material gleichmäßig zu imprägnieren, die Stufe der Trennung der Fasern dazwischengeschaltet werden muss. Diese erfordert eine spezifische Einrichtung, in welcher mehrere Rollen arbeiten, deren Anzahl und Anordnung, um den richtigen Winkel der Wicklung der Bahn um sie herum sicherzustellen, vom Grad der Verklebung der Fasern untereinander bestimmt werden.
Weiterhin ist es mitunter erforderlich, wenn der Grad der Verklebung zu hoch ist, zu den Rollen komplementäre Beheizungsmittel vorzusehen.
Deshalb ist es möglich, dass nicht alle Fasern so gut voneinander getrennt sind, dass sie anschließend die Ummantelung mit dem thermoplastischen Material erlauben.
Des Weiteren wird in dem Verfahren zum Imprägnieren ein Bad aus dem thermoplastischen Material verwendet, das auf einem konstanten Niveau gehalten werden muss und dessen Dispersion sich in ständiger Zirkulation befindet, um eine so gleichmäßig wie mögliche Imprägnierung sicherzustellen. Die Mittel zum Betreiben dieses Bades sind jedoch umfang- reich und in einer Produktionslinie schwierig zu beherrschen; es handelt sich dabei um Komponenten wie eine Förderpumpe für die Flüssigkeit, einen Überlauf, um ein konstantes Niveau aufrechtzuerhalten, einen Auffangbehälter für den Überlauf und eine Rühreinrichtung für die Homogenität des Badinhalts, wobei diese Komponenten eine regelmäßige Reinigung erfordern.
In der Abwandlung der Imprägniereinrichtung unter Einsatz einer Wirbelschicht sind ebenfalls spezifische Mittel erforderlich, insbesondere ein auf Federn angebrachtes Schwingsystem, um die von den Fasern aufzunehmende Pulvermenge zu dosieren.
Schließlich besteht die Formgebungseinrichtung aus einer unteren Rolle, die mit einer Aussparung versehen ist, durch welche die Bahn durchläuft, und einer oberen Rolle, die dazu dient, die Bahn zusammenzudrücken. Somit ergeben die zu erwartenden verschiedenen Abmessungen des Profils den Nachteil, dass mehrere Rollen, die jeweils eine Aussparung mit anderen Abmessungen besitzen, zur Verfügung stehen müssen.
Demzufolge ist dieses Verfahren langsam in der Durchführung, teuer und wenig leistungsfähig.
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials auf der Basis von Verstärkungsfasern und thermoplastischem organischem Material bereitzustellen, das leicht durchzuführen und schnell sowie im Industriemaßstab wirtschaftlich ist.
Insbesondere wird erfindungsgemäß durch dieses Verfahren ein Erzeugnis vorgeschlagen, das in Form eines festen und nachgiebigen Bandes mit einer konstanten Dicke von unter 0,2 mm vorliegt und aus endlosen Verstärkungsfäden besteht, die parallel aneinander anstoßend angeordnet und durch das thermoplastische Material fest miteinander verbunden sind, um eine luftfreie Kontinuität in Querrichtung zu realisieren, wobei das Band ein glattes Aussehen und einen Hohlraumanteil von weniger als 0,2 % besitzt.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung des Bandes dadurch gekennzeichnet, dass

– Fäden auf der Basis des thermoplastischen Materials und der Verstärkungsfasern zur Form einer Bahn parallel vorwärtsbewegt und vereinigt werden,
– die Bahn in eine Zone, worin sie auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials erreicht, ohne die Erweichungstemperatur der Verstärkungsfasern zu erreichen,
– die Bahn in eine sich drehende Imprägniereinrichtung, wobei ihre Temperatur auf derjenigen der Formbarkeit des thermoplastischen Materials gehalten wird, um das geschmolzene thermoplastische Material gleichmäßig zu verteilen und die vollständige Imprägnierung der Verstärkungsfasern mit ihm zu gewährleisten, und
– die Bahn in eine formgebende und zentrierende Einrichtung, wobei ihre Temperatur auf derjenigen der Formbarkeit des thermoplastischen Materials derart gehalten wird, dass ein Band erhalten wird, das durch sich berührende Annäherung der eine transversale Kontinuität bildenden Fäden geformt wird, geschickt wird und
– das Band abgekühlt wird, um die Fäden, indem das thermoplastische Material erstarren gelassen wird, fest miteinander zu verbinden, und seine Formeigenschaften und sein Aussehen fixiert werden, um das erfindungsgemäße Verbundband zu ergeben.

Gemäß einem Merkmal bestehen die Fäden, die vereinigt werden, aus cogesponnenen Filamenten aus Glas und aus thermoplastischem Material.
Gemäß einem weiteren Merkmal besteht das Verfahren darin, einen Endlosfaden aus Verstärkungsfilamenten und aus Filamenten aus thermoplastischem Material von Spulen abzuwickeln und während der Vereinigung der Fäden zur Form einer Bahn die Spannung der Fäden zu regeln.
Vorteilhafterweise wird, bevor die Bahn in die Erwärmungszone gelangt, die statische Elektrizität der Fäden entladen.
Gemäß einem anderen Merkmal wird die Bahn nach dem Durchlauf durch die sich drehende Imprägniereinrichtung in eine zusätzliche Erwärmungszone geschickt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sie

– Mittel, um die aus Verstärkungsfilamenten und Filamenten aus thermoplastischem Material bestehenden Endlosfäden vorwärtszubewegen, und Mittel, um sie zur Form einer Bahn zu vereinigen,
– Mittel, um die Bahn auf eine Temperatur zu erwärmen, die mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials, aber nicht die Erweichungstemperatur der Verstärkungsfilamente erreicht,
– eine sich drehende Einrichtung zur derartigen Imprägnierung der erwärmten Bahn, dass das geschmolzene thermoplastische Material gleichmäßig verteilt und die vollständige Imprägnierung der Verstärkungsfilamente mit ihm gewährleistet wird,
– eine Einrichtung, welche die Bahn derart formt und zentriert, dass diese in ein Band umgewandelt wird, und
– einen Kalander zum Abkühlen des Bandes, der es ermöglicht, das thermoplastische Material erstarren zu lassen, die Fäden fest miteinander zu verbinden und das fertige Band zu bilden,

Gemäß einem Merkmal umfasst die Vorrichtung zusätzliche Mittel, die derart erwärmen, dass das thermoplastische Material der Bahn nach deren Durchlauf durch die Imprägniereinrichtung formbar bleibt.
Gemäß einem weiteren Merkmal bestehen die Vereinigungsmittel der Vorrichtung aus einem Kamm, dessen Zinken eine parallele Ausrichtung der Fäden in regelmäßigen Abständen erlauben.
Gemäß einem anderen Merkmal umfasst die Imprägniereinrichtung drei sich drehende, beheizbare Walzen, die in einem Dreieck angeordnet sind und zwischen welchen die Bahn durchläuft, wobei die Höhe des Abstandes der Walzen eingestellt wird, um den richtigen Druck auf die Bahnoberfläche auszuüben.
Vorteilhafterweise umfassen die Walzen jeweils eine Klinge, um nach dem Durchlauf der Bahn auf der Walze zurückgebliebenes geschmolzenes thermoplastisches Material abzustreifen.
Gemäß einem wieder anderen Merkmal enthält die Formgebungs- und Zentriereinrichtung eine untere Rolle und eine obere Rolle, die übereinander versetzt sind und sich in entgegengesetzter Richtung drehen, wobei die obere Rolle eine hyperboloide Form hat und die Bahn während des Durchlaufs zwischen den beiden Rollen um die mittige Durchlaufachse verdichtet wird, um ein Band zu ergeben, das eine einander berührende Verbindung der Fäden aufweist.
Vorteilhafterweise besteht der Kühlkalander der Vorrichtung aus zwei sich drehenden Kühlwalzen, die übereinander angeordnet sind und welche keine Führungsränder haben, wobei der Kalander dem Band dessen endgültige Form verleiht.
Vorzugsweise umfasst der Kühlkalander nach den Walzen ein Bad, in welches das durchlaufende Band eintaucht.
Weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der im Anhang befindlichen Zeichnungen erläutert, wobei
1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Bandes zeigt und die
2 bis 5 perspektivische Ansichten eines Teils der Vorrichtung von 1, der Einrichtung zur Regelung der Spannung der Fäden, der sich drehenden Imprägniereinrichtung, der Formgebungs- und Zentriereinrichtung bzw. des Kühlkalanders zeigen.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 erlaubt die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bandes 10, das eine konstante Dicke besitzt und aus einer Vielzahl von Fäden 11 besteht, die parallel zueinander und einander berührend vereinigt worden sind. Die Fäden, die von der Gesellschaft VETROTEX unter dem Warenzeichen TWINTEX^® vertrieben und gemäß dem im Patent EP 0 599 695 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, bestehen aus Filamenten aus Glas und aus Filamenten aus einem thermoplastischen organischen Material des Typs Polyolefin oder Polyester, die cogesponnen worden sind.
Die Herstellungsvorrichtung 1 umfasst in Form einer Produktionslinie und von hinten nach vorn ein Spulengatter 20, das mit mehreren Spulen 2 zum Abwickeln der Fäden 11 versehen ist, eine Lochplatte 30, eine Einrichtung 40 zur Regelung der Spannung der Fäden, einen Kamm 50, eine antistatische Einrichtung 60, einen ersten Ofen 70, eine Imprägniereinrichtung 80, einen zweiten Ofen 90, eine Formgebungs- und Zentriereinrichtung 100, einen Kalander 110, ein Kühlbad 120 und Antriebsmittel 130.
Das Spulengatter 20 ist zum Abwickeln vorgesehen. Seine Aufgabe besteht darin, dass die Fäden 11 von jeder Spule 2 abgewickelt werden. Es ist aus einem Gehäuse aufgebaut, das mit sich drehenden horizontalen Wellen 21 versehen ist, die jeweils eine Spule 2 tragen.
In einer Abwandlung kann ein Haspelgatter verwendet werden, das jedoch dem Faden einen Drill verleiht, der nicht konstant ist und von einer Verdrillung auf 50 cm bis zu einer Verdrillung auf 1 m reicht. Diese Verdrillung hat aber den Nachteil, die Mindestdicke des fertigen Bandes zu begrenzen, die bei Spulen mit Fäden mit 982 tex nicht kleiner als 0,3 mm werden kann.
Außerdem begünstigt diese Verdrillung die Verwicklung der Fäden während des Durchlaufs durch die Produktionslinie des Bandes, wodurch Knoten und/oder Fäden 11, die nach der Bildung des Bandes nicht parallel und nicht gespannt sind, verursacht werden, was eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Bandes als Fertigprodukt bewirkt.
Deshalb ist die Verwendung eines Spulengatters für das Abwickeln bevorzugt, um insbesondere eine kleine (kleiner als 0,2 mm) Dicke des Bandes zu realisieren. Dabei erweist es sich jedoch in diesem Fall als erforderlich, eine wie in den 1 und 2 dargestellte Regelungseinrichtung 40 vorzusehen.
Diese Einrichtung 40 ermöglicht es, die Gesamtspannung der Fadenbahn einzustellen.
Die ebenfalls in 2 dargestellte Lochplatte 30 befindet sich in einer Ebene, die vertikal und zu den Wellen 21 des Spulengatters parallel ist. Sie erlaubt es, die Fäden 11 neu anzu ordnen, die jeweils ein Loch 31 durchlaufen, um mit einem an die gewünschte Spannung angepassten Winkel zur Einrichtung 40 für die Regelung der Spannung geführt zu werden. Dabei bestehen die Löcher 31 auf bekannte Art und Weise aus einem keramischen Material, um die Beschädigung der Fäden während des Durchlaufs zu vermeiden.
Mit der Lochplatte 30 ist die in 2 dargestellte Einrichtung 40 zur Regelung der Spannung verbunden. Diese umfasst eine Reihe zylindrischer Stangen 41, die übereinander versetzt angeordnet sind und über und unter welchen die Fäden 11, die von der Lochplatte 30 kommen, derart laufen, dass sie gleiche Sinuskurven beschreiben, deren Amplitude die Spannung der Fäden beeinflusst. Diese Stangen sind in der Höhe regelbar, um die Amplitude der Sinuskurven modifizieren zu können, die den Fäden durch eine Erhöhung zusätzliche Spannung verleiht.
Die Stangen bestehen vorteilhafterweise aus Messing oder einem keramischen Material, um die durch die Reibung der Fäden verursachte statische Elektrizität zu begrenzen.
Am Ende der Einrichtung 40 ist ein Kamm 50 angeordnet, dessen Zinken 51 die Fäden 11 in einem regelmäßigen Abstand neu anordnen und parallel ausrichten, um eine Bahn 12 in der Art von Fadenbündeln zu erhalten.
Zwischen dem Kamm 50 und dem Eingang des ersten Ofens 70 ist eine elektrische Einrichtung 60 angeordnet, die dazu dient, die statische Elektrizität, mit welcher die Fäden 11 geladen sein können, zu entladen, um eine Volumenzunahme der Fäden zu verhindern, die sonst deren Beschädigung im Ofen 70 verursachen könnte.
Der erste Ofen 70 arbeitet wie auch der zweite Ofen 90 mit heißer Umluft. Dabei kann es sich jedoch auch um Infrarotöfen handeln.
Die Erwärmung der Bahn 12 mittels Durchlaufen des ersten Ofens 70 erfolgt auf eine derartige Temperatur, dass nach dem Ofen die Bahn eine Temperatur hat, die genügt, um die Schmelztemperatur des Thermoplasts der Fäden 11 zu erreichen, damit dieser im geschmol zenen Zustand an den Glasfilamenten der Gesamtheit der Bahn 12 klebt und sich zwischen ihnen einbettet.
Zwischen den Öfen 70 und 90 befindet sich außerhalb von ihnen eine sich drehende Imprägniereinrichtung 80, welche die Bahn 12 derart abflacht, dass die zwischen den Fäden enthaltene Luft verdrängt wird, der geschmolzene Thermoplast sich gleichmäßig über die Breite der Bahn verteilt und die vollständige Imprägnierung der Glasfilamente mit dem Thermoplast gewährleistet wird.
Die in 3 dargestellte sich drehende Imprägniereinrichtung 80 besteht aus drei Walzen 81, die zueinander parallel stehen und derart in einem Dreieck angeordnet sind, dass sie zwei untere Walzen und eine obere Walze aufweisen. Diese Walzen sind beheizbar und erreichen eine Temperatur, die genügt, um den Thermoplast der Bahn im formbaren Zustand zu halten.
Die Walzen 81 drehen sich, wobei sich die unteren im positiven Sinn zur Durchlaufrichtung F der Bahn 12 drehen, während sich die obere Walze in entgegengesetztem Sinn dreht, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeiten gleich sind und der Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn entsprechen.
Dabei ist die obere Walze höhenregelbar, um einen ausreichenden Druck auf die Bahn 12 derart auszuüben, dass die Imprägnierung des Glases mit dem Thermoplast sichergestellt wird.
Die sich in Berührung mit der Bahn befindenden Walzen 81 weisen auf der Oberfläche schnell eine Schicht aus dem Thermoplast auf. Vorteilhafterweise umfassen diese Walzen jeweils eine Klinge 82, die als ein Rakel in Bezug auf ihre Oberfläche dient und deren Aufgabe es ist, die Bildung von störenden Aufwicklungen aus Glasfilamenten zu vermeiden und gleichzeitig die gleichmäßige Verteilung des geschmolzenen Thermoplasts über die Länge der Bahn zu unterstützen. So erlaubt es bei einer Überdicke der Schicht auf einer Walze, diese die Ummantelung der Glasfilamente zu vervollständigen, die sonst möglicherweise ungenügend beschichtet wären.
Die Neigung der Klingen 82 ist derart regelbar, dass ihre Wirkung optimiert wird.
In einer Abwandlung und zu demselben Zweck der Regelung der Verteilung des Thermoplasts werden, anstelle die Klingen 82 einzusetzen, die drei Walzen mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben, die etwas niedriger als die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn ist. Diese Lösung erfordert nicht nur den Antrieb der Walzen 82 durch Motoren, sondern auch einen Mechanismus zur Geschwindigkeitsregelung.
Die Solltemperatur des zweiten Ofens 90 ist derart, dass der Thermoplast der durchlaufenden Bahn formbar bleibt.
Dabei ist festzustellen, dass ein einziger Ofen vorstellbar wäre, in welchem sich die Imprägniereinrichtung 80 befindet, die in der Lage sein muss, die Ofentemperatur auszuhalten.
Nach dem zweiten Ofen ist eine Formgebungs- und Zentriereinrichtung 100 angeordnet, die, wie in 4 dargestellt, eine zylindrische untere Rolle 101 und eine hyperboloide obere Rolle 102 umfasst, die in Bezug auf die Senkrechte der unteren Rolle etwas nach hinten versetzt ist, wobei sich beide drehen und beheizt sind, um die Formbarkeitstemperatur des Thermoplasts der Bahn 12 aufrechtzuerhalten.
Die Aufgabe der Einrichtung 100 besteht in der Umwandlung der Bahn 12 in ein Band 13 mit konstanter Dicke, das durch einander berührende Annäherung der Fäden 11 gebildet wird, um eine transversale Kontinuität des Bandes zu realisieren. So verdichtet die Einrichtung 100 die Bahn um die Mittelachse der Produktionslinie, um ihre Breite zu verkleinern, die sich während des Durchlaufs durch die Imprägniereinrichtung 80 vergrößern mußte, und zentriert sie wieder in Bezug auf die Mittelachse der Produktionslinie, um das Band auf geeignete Weise nach vorn zum Kalander 110 zu führen.
Vereinigung und Führung zur Mitte werden durch die hyperboloide Form der oberen Rolle 102 erhalten, die es durch die Regelung in der Höhe darüber hinaus erlaubt, einen leichten Druck auf die Oberseite der Bahn auszuüben, um diese zu verdichten.
Durch die einander entgegengesetzte Drehrichtung der Rollen 101 und 102 wird einerseits ein Abschleudern des Thermoplasts und andererseits dessen Ansammlung verhindert, welche die Regelmäßigkeit seiner Verteilung und demzufolge die Banddicke beeinträchtigen könnten.
Nach der Einrichtung 100 befindet sich ein in 5 dargestellter Kalander 110, dessen Aufgabe es ist, dem Band 13 seine Formeigenschaften und sein endgültiges Aussehen zu verleihen, um ein fertiges Band 10 bereitzustellen. Der Kalander 110 stellt die endgültige Dicke des Bandes ein und kühlt es gleichzeitig ab, damit der Thermoplast erstarrt, wobei seiner Oberfläche ein glattes Aussehen verliehen wird.
Der Kalander besteht aus zwei Walzen 111, die übereinander angeordnet sind und sich in entgegengesetzter Richtung drehen, wobei sie von der durchlaufenden Bahn in Umdrehung versetzt werden.
Die beiden Walzen 111 werden von einem inneren Wasserkreislauf derart gekühlt, dass der Thermoplast erstarrt und die Fäden fest miteinander verbindet.
Die Dicke des Bandes 10 wird genau durch den Abstand kontrolliert, der zwischen den zwei Walzen mittels regelbarer Anschläge 112 hergestellt wird. Ein Pneumatikzylinder 113 erzeugt den Druck, der auf die Oberfläche des Bandes ausgeübt wird, um die Dickenschwankungen auszugleichen, die auftreten können. Er spielt so die Rolle einer Verriegelung der Positionierung der regelbaren Anschläge 112.
Dabei ist festzustellen, dass der Kalander 110 keine Führungsränder besitzt, die in bekannten Kalandriereinrichtungen es erlauben, dem zu kalandrierenden Element eine Breite aufzuzwingen. Erfindungsgemäß wird die Breite von der Anzahl der Fäden 11 definiert, die für die Herstellung des Bandes verwendet werden. Das Fehlen von Rändern hat den Vorteil, dass keine Fäden abgeschert werden.
Die endgültige Abkühlung des Bandes wird mittels des Wasserbades 120 durchgeführt, das nach dem Kalander 110 angeordnet ist und in welches das Band 10 während seines Durchlaufs eintaucht.
Nach diesem Bad ist ein Antriebsmittel 130 angeordnet, das auf bekannte Weise aus einem Mittel zur Vorwärtsbewegung von Fäden und Band besteht, das entlang der gesamten Produktionslinie eine Zugkraft ausübt. Es bestimmt die Geschwindigkeit der Abwicklung und des Durchlaufs der Bahn und anschließend des Bandes.
Schließlich kann die Vorrichtung 1 als Ende der Produktionslinie eine Wickelmaschine 140 enthalten, die vorgesehen ist, das Band aufzuwickeln, um eine Rolle zu bilden, damit seine Lagerung erleichtert wird.
Anschließend wird das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bandes beschrieben. Im folgenden Beispiel wird ein Verbundband aus Glas und Polyethylen mit einer Breite von 90 mm, einer Dicke von 0,2 mm und einem Hohlraumanteil von unter 0,2 % hergestellt.
Das Verfahren wird durchgeführt, indem zunächst die Fäden 11 von den Spulen 2 manuell abgezogen und bis zu dem Antriebsmittel 130 gebracht werden, wo jeder Faden dann festgehalten wird, wobei alle Fäden durch die verschiedenen zuvor beschriebenen Einrichtungen laufen. Dabei handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um 28 Rovings aus cogesponnenem Glas-Polyethylen-Verbundfaden der Marke Twintex^®, dessen Gesamttiter 982 tex beträgt und welcher 60 Gew.-% Glas enthält.
Die Öfen 70 und 90 sowie die Heizelemente der Vorrichtung 1 wurden auf Temperatur gebracht, um folgende Temperaturen zu erreichen:

– Ofen 70: 370°C,
– Ofen 90: 280°C,
– Drehwalzen der Imprägniereinrichtung 80: 290°C,
– Rollen der Formgebungs- und Zentriereinrichtung 100: 270°C.

Das Antriebsmittel 130 wurde eingeschaltet und das Abwickeln der Spulen 2 begann.
Die Fäden 11 liefen durch die Löcher 31, anschließend über die Stangen in der Einrichtung 40 und wurden durch die Zinken des Kamms 50 vereinigt, um danach die Bahn 12 aus parallelen Fäden zu bilden.
Die Bahn 12 wurde dann in die Einrichtung 60 geschickt, durch welche die statische Elektrizität entladen wurde.
Danach wurde sie derart in den ersten Ofen 70 geschickt, dass der Thermoplast Schmelztemperatur erreichte. Anschließend lief sie zwischen den beheizten Walzen der Einrichtung 80 durch, die es erlaubten, sie zu walzen, wobei die Luft verdrängt wurde, und den Thermoplast gleichmäßig zu verteilen, wodurch die Glasfilamente ummantelt wurden. Dabei ist festzustellen, dass die Menge des Thermoplasts nicht dosiert zu werden braucht, da dieser durch das Cospinnen mit den Glasfilamenten direkt in das Ausgangsmaterial des Bandes integriert ist. Die Temperatur der Bahn erreichte nach Durchlauf durch die Einrichtung 80 eine Temperatur von 190°C.
Danach lief die Bahn 12 durch den zweiten Ofen 90, um den Thermoplast in einem formbaren Zustand zu halten, und danach zwischen den Rollen 101, 102 der Formgebungs- und Zentriereinrichtung 100 durch, um in ein Band 13 umgewandelt zu werden, das gebildet wird, indem die Fäden zueinander nachgespannt und auf sich berührende Weise angeordnet werden. Nach der Formgebung hatte das Band eine Temperatur von 210°C.
Anschließend lief das Band 13, um ihm seine endgültige Form zu verleihen, zwischen den Walzen 111 des Kühlkalanders 110 durch, wobei der Thermoplast erstarren gelassen wurde und die Fäden fest miteinander verbunden wurden. Man erhielt so das erfindungsgemäße Band 10 mit konstanter Dicke und einem glatten Aussehen. Nach dem Kalander hatte das Band eine Temperatur von 100°C.
Um die Abkühlung des gesamten Bandes 10 zu erleichtern und zu beschleunigen, wurde es in das Wasserbad 120 getaucht und wurde am Ausgang, seine Temperatur betrug 30°C, zu einem Erzeugnis, das fest und genügend nachgiebig war, um mittels einer Wickelmaschine 140 zu einer Rolle aufgewickelt zu werden, uin Lagerung, Transport und Verwendung zu erleichtern.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbandes (10) auf der Basis von Verstärkungsfasern und thermoplastischem organischem Material, das darin besteht, eine Vielzahl von Endlosfäden (11) zu vereinigen und fest miteinander zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass Fäden (11) auf der Basis des thermoplastischen Materials und der Verstärkungsfasern zur Form einer Bahn (12) parallel vorwärtsbewegt und vereinigt werden, die Bahn (12) in eine Zone, worin sie auf eine Temperatur erwärmt wird, die mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials erreicht, ohne die Erweichungstemperatur der Verstärkungsfasern zu erreichen, die Bahn (12) in eine sich drehende Imprägniereinrichtung (80), wobei ihre Temperatur auf derjenigen der Formbarkeit des thermoplastischen Materials gehalten wird, um das geschmolzene thermoplastische Material gleichmäßig zu verteilen und die vollständige Imprägnierung der Verstärkungsfasern mit ihm zu gewährleisten, und die Bahn (12) in eine formgebende und zentrierende Einrichtung (100), wobei ihre Temperatur auf derjenigen der Formbarkeit des thermoplastischen Materials derart gehalten wird, dass ein Band (13) erhalten wird, das durch sich berührende Annäherung der eine transversale Kontinuität bildenden Fäden (11) geformt wird, geschickt wird und das Band (13) abgekühlt wird, um die Fäden, indem das thermoplastische Material erstarren gelassen wird, fest miteinander zu verbinden, und seine Formeigenschaften und sein Aussehen fixiert werden, um das Verbundband (10) zu ergeben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (11), die vereinigt werden, aus cogesponnenen Filamenten aus Glas und aus thermoplastischem Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, einen Endlosfaden aus Verstärkungsfilamenten und aus Filamenten aus thermoplastischem Material von Spulen abzuwickeln und während der Vereinigung der Fäden zur Form einer Bahn die Spannung der Fäden zu regeln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, bevor die Bahn (12) in die Erwärmungszone gelangt, die statische Elektrizität der Fäden (11) entladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn (12) nach dem Durchlauf durch die sich drehende Imprägniereinrichtung (80) in eine zusätzliche Erwärmungszone geschickt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (10), um es lagern zu können, am Ende der Produktionslinie zur Form einer Rolle aufgewickelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (130), um die aus Verstärkungsfilamenten und Filamenten aus thermoplastischem Material bestehenden Endlosfäden (11) vorwärtszubewegen, und Mittel (50), um sie zur Form einer Bahn (12) zu vereinigen, Mittel (70), um die Bahn (12) auf eine Temperatur zu erwärmen, die mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials, aber nicht die Erweichungstemperatur der Verstärkungsfilamente erreicht, eine sich drehende Einrichtung (80) zur derartigen Imprägnierung der erwärmten Bahn, dass das geschmolzene thermoplastische Material gleichmäßig verteilt und die vollständige Imprägnierung der Verstärkungsfilamente mit ihm gewährleistet wird, eine Einrichtung (100), welche die Bahn (12) derart formt und zentriert, dass diese in ein Band (13) umgewandelt wird, und einen Kalander (110) zum Abkühlen des Bandes (13), der es ermöglicht, das thermoplastische Material erstarren zu lassen, die Fäden (11) fest miteinander zu verbinden und das fertige Band (10) zu bilden, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzliche Mittel (90) umfasst, die derart erwähnen, dass das thermoplastische Material der Bahn (12) nach deren Durchlauf durch die Imprägniereinrichtung (80) formbar bleibt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Erwärmungsmittel (70, 90) Öfen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinigungsmittel (50) aus einem Kamm bestehen, dessen Zähne (51) eine parallele Ausrichtung der Fäden (11) in regelmäßigen Abständen ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniereinrichtung (80) drei sich drehende, beheizbare Zylinder (81) enthält, die in einem Dreieck angeordnet sind und zwischen welchen die Bahn (12) durchläuft, wobei die Höhe des Abstands der Zylinder eingestellt wird, um den richtigen Druck auf die Oberfläche der Bahn zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (81) jeweils eine Klinge (82) umfassen, um nach dem Durchlauf der Bahn auf dem Zylinder zurückgebliebenes geschmolzenes thermoplastisches Material abzustreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebungs- und Zentriereinrichtung (100) eine untere Rolle (101) und eine obere Rolle (102) enthält, die übereinander versetzt sind und sich in entgegengesetzter Richtung drehen, wobei die obere Rolle eine hyperboloide Form hat und die Bahn (12) während ihres Durchlaufs durch die beiden Rollen um die zentrale Durchlaufachse konzentriert wird, um ein Band (13) zu ergeben, das eine einander berührende Verbindung der Fäden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkalander (110) aus zwei sich drehenden Kühlzylindern besteht, die übereinander angeordnet sind, zwischen denen das Band (13) durchläuft und welche keine Führungsränder haben, wobei der Kalander dem Band (10) dessen endgültige Form verleiht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkalander (110) nach den Zylindern ein Bad (120) umfasst, in welches das durchlaufende Band (10) eintaucht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Vereinigungsmitteln (50) Mittel (40) zur Regelung der Spannung der Fäden (11) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Erwärmungsmitteln (70) eine antistatische Einrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie am Ende der Produktionslinie und nach den Antriebsmitteln (130) eine Wickelmaschine (140) umfasst, die es ermöglicht, das Band (10) zu einer Rolle aufzuwickeln.
Band, das gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 erhalten worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem nachgiebigen, festen Produkt besteht, dessen Oberflä che glatt aussieht, und welches eine Dicke von unter 0,2 mm und einen Hohlraumanteil von unter 0,2 % aufweist.