WO2000014317A1

WO2000014317A1 - Verfahren zur herstellung eines multiaxialgeleges aus multifilamentfäden

Info

Publication number: WO2000014317A1
Application number: PCT/DE1999/002611
Authority: WO
Inventors: Gert Wagener
Original assignee: Saertex Wagener GmbH
Current assignee: Saertex GmbH and Co KG
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2001-03-02
Also published as: US6668596B1; EP1112400B1; EP1112400A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Multiaxialgeleges aus Multifilamentfäden, die in unterschiedlichen Orientierungen übereinandergelegt sind, wobei die Fäden der 0 DEG -Lage in Produktionsrichtung verlaufen und zwischen die in unterschiedlichen Orientierungen geschichteten übrigen Multifilamentlagen eingelegt werden und die Fäden der 0 DEG -Lage durch lagesichernde bzw. verteilungssichernde Hilfsmittel im Bereich vor der Nähwirkmaschine geführt werden.

Description

"Verfahren zur Herstellung eines Multiaxialgeleges aus Multifilamentfäden"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Multiaxialgeleges aus Multifilamentfäden gemäß dem

Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Multiaxialgeleges aus Multifilamentfäden ist beispielsweise in der Literaturstelle „Rationalisierung der Fertigung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe durch den Einsatz multiaxialer Gelege" von Karlheinz Hörsting, Verlag Shaker, Aachen 1954, insbesondere Seiten 30 und 32, bekanntgeworden.

Die Funktionsweise einer solchen Maschine soll zum besseren

Verständnis der Erfindung nachfolgend kurz erläutert werden:

Die Multifilamentfäden werden von Spulengattern abgezogen und Schußwagen zugeführt, die auf verstellbaren Schienen be- wegt werden und die die Multifilamentfäden in der geforderten Orientierung + 25° bis 90° in eine sogenannte Nadeltransportkette ablegen. An jedem Schußwagen kann über ein Riet die Dichte der eingetragenen Fäden eingestellt werden, die somit das Flächengewicht der einzelnen Lagen bestimmen. Für das exakte Einlegen in die Nadeltransportketten schwingt der

Schußwagen im Randbereich über die Transportkette hinaus. Beim Abbremsen im Umkehrpunkt wird das zuviel gelieferte Material durch einen Fadenspeicher kompensiert. Durch eine entsprechende Bewegung werden die Multifilamentfäden hinter die Nadeln der Transportkette gedrückt. Um ein paralleles Ablegen der Multifilamentfäden zu gewährleisten, wird dann ein Versatz des Schußwagenriets in der Produktionsrichtung entsprechend der Bandbreite der Fäden durchgeführt. Nach dem Versatz schwingt der Schußwagen wieder aus und fährt zur gegenüberliegenden Seite des Geleges.

Durch das Hintereinanderschalten mehrerer Schußeintragssysteme wird dann das Gelege in unterschiedlichen Orientierungen geschichtet.

Die Zuführung der 0°-Filamente - die sich also in Produktionsausrichtung erstrecken - erfolgt direkt von einem Kettbaum oder einem zusätzlichen Spulengatter unmittelbar vor einer Wirkoder Nähmaschine.

Die Fixierung des lockeren Fadengeleges wird mit Hilfe einer konventionellen Wirk- oder Nähmaschine realisiert. Anschließend werden die Randbereiche des Geleges, die in der Transportkette liegen, abgetrennt, da hier aufgrund starker Filamentkrümmungen Faserschädigungen vorliegen. Das fertige Multiaxialgelege wird dann auf einen Warenbaum aufgewickelt.

Die Schußmultifilamente werden dabei in Produktionsrichtung gesehen in einem Winkel von ± 22,5° bis ± 60° und mehr und außerdem in einer 90°- Richtung abgelegt, während die sogenannten Kettfäden in 0°-Richtung zugeführt werden, d. h. also parallel zur Produktionsrichtung verlaufen.

Die sogenannten Multifilamente der 0°-Lage liegen bei dem fertiggestellten Multiaxialgelege zur Zeit immer als oberste Schicht.

Häufig bestehen derartige Multiaxialgelege aus aus sehr biege- und bruchempfindlichen Fasern erstellten Multifilamenten und das Aufwickeln des fertigen Geleges auf den Warenbaum führt dann, wenn die 0°-Multifilamente in der obersten Schicht angeordnet sind, zu einer Überbeanspruchung der Fasern dieser Multifilamentfäden. Bei einem eine Vielzahl von einzelnen La- gen, beispielsweise sechs oder sieben Lagen aufweisenden

Multiaxialgeleges wurde deshalb bisher so vorgegangen, daß man Gelege mit beispielsweise drei Lagen herstellte, in denen auch die 0°-Multifilamente in der obersten Lage angeordnet waren, dann eines dieser Gelege umdrehte, so daß dann zwei Gelege aufeinandergelegt waren, bei denen die 0°-Multi- filamente in der Mitte angeordnet waren, also theoretisch in der sogenannten neutralen Zone, wobei dann diese bereits schon einmal vernähten Gelege ein drittes Mal vernäht wurden, nämlich die beiden Gelege mußten zusammengenäht werden. Dies führte dazu, daß durch die Vielzahl von Nähvorgängen weitere Schädigungen der Fasern der Multifilamente eintrat.

Aus der DE 39 10 245 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Herstellung eines Fadengitters bekanntgeworden. Um eine weitgehende Isotropie des Fadengitters zu erreichen, wird hier vorgeschlagen, daß oberhalb, unterhalb oder zwischen den einzelnen Scharen der bereits abgelegten und in Querrichtung sowie in Diagonalrichtung verlaufenden Fäden zusätzlich Fäden in Längsrichtung einzuführen. Die Zuführung der in Längsrichtung, d. h. also der 0°-Fäden unmittelbar vor der Vernähstelle ist dann nicht möglich, wenn die 0°-Fäden zwischen die einzelnen Querfäden verlegt werden sollen. Diese an irgendeiner beliebigen Stelle zugeführten 0°-Fäden behalten aber ihre angestrebte Lage und gewünschte gleichmäßige Verteilung nicht bei, sondern verschieben sich, so daß unterschiedliche Dicken und damit unterschiedliche Festigkeiten in Querrichtung des Geleges gesehen zwangsläufig bedingt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Multiaxialgelege zu schaffen, bei dem es möglich ist, die 0°-Multifilamentfäden an jeder beliebigen Stelle des Geleges zuzuführen, ihre vorbestimmte Lage zu sichern und trotzdem ein Gelege herzustellen, das beispielsweise aus sieben Lagen aufgebaut ist, aber nur ein einziges Mal vernäht werden muß.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst. Es wird also ein Multiaxialgelege mit beispielsweise sieben Lagen vorgeschlagen, wobei die 0°-Lagen zwischen den anderen ± 22,5° bis 90°-Lagen eingearbeitet werden können und sicher in ihrer angestrebten Ausrichtung, Lage und Verteilung gehal- ten werden.

Gemäß einem wesentlichen Vorschlag der Erfindung wird dabei vorgesehen, daß die 0°-Lagen zwischen ihrem Einführungspunkt und der Vernähung durch vor der Nähstelle angeordnete, freischwebende Riete in ihrer am Einführungspunkt vorgegebenen Verteilung fixiert werden bzw. wieder in ihre angestrebte Verteilungslage verbracht werden. So ist es beispielsweise möglich, ein Gelege herzustellen, das aufeinanderfolgend aus folgenden Fadenlagen aufgebaut wird:

1. Eine Fadenlage aus -/+ 45°-Multifilamentfäden,

2. eine Fadenlage aus +/- 45°-Multifiiamentfäden,

3. eine Fadenlage aus 0°-Multifilamentfäden,

4. eine Fadenlage aus + 90°-Multifilamentfäden, 5. eine Fadenlage aus 0°-Multifilamentfäden,

6. eine Fadenlage aus +/- 45°-Multifilamentfäden und

7. eine Fadenlage aus -/+ 45°-Multifilamentfäden.

Die freischwebenden Riete sichern die korrekte Lage der 0°-Multifilamentfäden vor der Näh- oder Wirkmaschine, selbst wenn sich diese Multifilamentfäden beim Ablegen der nachfolgenden, durch die Schußeintragswagen in anderen Orientierungen abgelegten Multifilamentfäden verschoben haben sollten und werden in ihrem Abstand zueinander gesichert der Näh- stelle zugeführt. Eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die 0°-Multifilamente über ein mit den üblichen Nadelketten umlaufendes Fördermittel unterstützt und bis zur Nähstelle geführt werden. Dieses Fördermittel kann als Förder- band ausgebildet sein und mit einer Vielzahl feiner Nadeln bestückt werden, die die Beibehaltung der beim Einlegen in die Nadelkette vorgegebenen Verteilung aller Lagen bis zur Nähstelle gewährleistet. Hierbei ist zu beachten, daß die 0°-Multi- filamente nicht in die Nadeltransportkette eingebunden werden, sondern theoretisch frei flottierend auf die bereits abgelegten, in den Nadeltransportketten eingebundenen Schußfäden abgelegt werden, aber durch die feinen Nadeln des Förderbandes lage- und verteilungsgesichert gehalten werden. Als Fördermittel kann dabei ein Förderband eingesetzt werden oder ein Lattentuch oder auch ein Gurttuch.

Es ist aber auch denkbar, daß die einzelnen Fadenlagen unabhängig von ihrer Orientierung zusätzlich zu den in den Nadeltransportketten gehaltenen Schußfäden auf einer Fläche abge- legt werden, die die Multifilamentfäden aufgrund eines an der

Oberfläche dieser Fläche herrschenden Vakuums und des auf die Gelege wirkenden Saugdruckes fixieren und bis zur Nähstelle führen.

Schließlich ist es möglich, daß wenigstens die Fäden der

0°-Lage materialschlüssig, d. h. formschlüssig in ihrer Anordnung lagegesichert bzw. verteilungsgesichert werden. Hierbei können die fäden der 0°-Lage mit sich selbst materialschlüssig verbunden werden oder mit mindestens einer der in unter- schiedlichen Orientierungen ausgerichteten Multifilamentfäden- lagen. Die materialschlüssige Lagesicherung bzw. Verteilungssicherung kann durch Aufsprühen eines Klebers oder Benetzen der 0°-Fäden erfolgen, wobei diese Fäden dann entweder mit sich selbst oder mit der benachbarten Multifilamentfadenlage verklebt werden. Auch ist es möglich, eine Thermofixierung herbeizuführen, was zwar den Einsatz eines themoplastischen Werkstoffes erfordert, der entweder zusätzlich in Form von Pulverform eingetragen wird oder mit dem die Fäden der 0°-Lage beschichtet sind oder mit dem die Fäden der benachbarten Multifilamentfadenlage beschichtet sind.

Durch den bzw. die erfindungsgemäßen Vorschläge wird also erreicht, daß ein Beschädigen der einzelnen Multifilamentfäden durch vielfaches Vernähen unabhängig davon, ob es sich um Fäden in der ± 22,5 ° bis 90°-Lage handelt oder ob es sich um

Fäden in der 0°-Lage handelt, vermieden wird, da nur ein einmaliges Vernähen der Vielzahl von einzelnen Fadenlagen erfolgen muß. Hierdurch wird nicht nur das Beschädigen vermieden, sondern außerdem erhebliche Kosten für die Handhabung der Gelege eingespart und die Verteilung der 0°-Fäden im Bereich der Nähstelle ist vollkommen gesichert.

Gemäß der Erfindung können die 0°-Kettfadenfilamente in jeder belliebigen Schichthöhe des Geleges angeordnet werden, so daß das Gelege in besserer Weise den gestellten Anforderungen hinsichtlich Zugfestigkeit angepaßt werden kann. Die Fixierung der 0°-Kettfadenfilamente ist vom Eintragungspunkt aus bis zur Vernähstelle - auf jeden Fall aber unmittelbar vor der Vernähstelle - gesichert. Diese erzielten Vorteile sind insbesondere dann von besonders großer Wichtigkeit, wenn die Multifilamentfäden ganz oder teilweise aus Carbonfasern gebildet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt dabei in

Fig. 1 schematisch eine Näh- oder Wirkmaschine zur Herstellung eines Multiaxialgeleges, in

Fig. 2 eine Ansicht auf einen Rietkamm, in

Fig. 3 eine Schnittleiste der Linie 3 - 3 in Fig. 2 und in

Fig. 4 eine Ansicht auf eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 3 wird eine Näh- oder Wirkmaschine 1 zur Herstellung eines Multiaxialgeleges gezeigt. Mit 2, 3, 4, 5 und 6 sind die Schußeintragssysteme für die +/- 24° bis 90°-Fäden dargestellt und mit 7 und 8 die in 0°-Lage verlaufenden Faden- Zuführungen.

In diese Fadenzuführungen der 0°-Fäden sind Riete 9 und 10 eingeschaltet und die Fäden werden über Umlenkrollen 11 und 12 in das Gelege eingeführt.

Unmittelbar vor einer Nähstelle 16 sind in das Gelege freischwebende Riete 14 und 15 eingeschaltet, die in ihrer Lage zwischen den durch die Schußeintragssysteme 2, 3, 4, 5 und 6 eingebrachten Multifilamentfäden gehalten werden. So können beispielsweise diese Riete 14 und 15 durch Fäden, Seile oder Drähte gehalten werden, die zu Beginn der Maschine ortsfest angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf einen Rietkamm, beispielsweise des freischwebenden Rietes 14, und Fig. 3 zeigt, wie der in

0°-Lage eingeführte Multifilamentfäden 8 in diesem Riet geführt wird.

Selbst wenn der 0°-Multifilamentfaden 7 sich auf seinem Weg von der Einführungsstelle bis zur Nähstelle 16 zwischen den in

+/- 25° bis 90° eingeführten Fäden verschoben haben sollte oder in seiner Lage nicht mehr korrekt ausgerichtet ist, wird der 0°-Multifilamentfaden 7 durch das freischwebende Riet 15 wieder in seine angestrebte Lage zurückgeführt und die 0°- Multifilamentfäden unmittelbar vor der Nähstelle 16 wieder in die gewünschte Verteilung ausgerichtet, so daß die Vernähung und damit Festlegung des Gesamtgeleges so erfolgt, daß alle Fäden die gewünschte Lage einnehmen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist ein umlaufendes Förderband 20 erkennbar, auf dem Multifilamentfäden in der +/- 25° - 90°-Lage angeordnet sind, wobei zwischen diesen Fäden 0°-Multifilamentfäden 7 und 8 angedeutet sind. Während die in Produktionsrichtung in einem Winkel von +/- 22,5° - 90° abge- legten Schußfäden im wesentlichen durch die Nadeltransportkette in ihrer Lage gesichert werden, werden sie außerdem durch auf dem Förderband 20 angeordnete Nadeln 21 in ihrer Lage und Verteilung gesichert. In Fig. 4 sind diese Nadeln übertrieben groß und in einem übertrieben weiten Abstand von- einander dargestellt, um damit die Erfindung zu verdeutlichen. In der Praxis handelt es sich dabei um feine Nadelbäume oder Nadelbalken, wobei die Nadeln sehr fein und in einem ganz geringen Abstand voneinander angeordnet sind.

Fig. 4 soll aber entscheidend verdeutlichen, daß die 0°-Multi- filamentfäden 7 und 8 durch diese Nadeln 21 daran gehindert werden, sich quer zum Förderband 20 zu verschieben und somit läge- und verteilungsgesichert der Nähstelle zugeführt werden, die in Fig. 4 auch rein schematisch bei 22 angedeutet ist. In Fig. 4 sind mit 23 die Näh- oder Kettfäden angedeutet, die durch die

Nadeln 22 in das Gelege eingezogen werden und hierdurch das Gelege vernähen, das zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Warenbaum geführt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Multiaxialgeleges aus Multifilamentfäden, die in unterschiedlichen Orien- tierungen ubereinandergelegt sind, wobei die Fäden der

0°-Lage in Produktionsrichtung verlaufen und zwischen die in unterschiedlichen Orientierungen geschichteten übrigen Multifilamentlagen eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der 0°-Lage durch lagesichernde bzw. verteilungssichernde Hilfsmittel im Bereich vor der

Nähwirkmaschine geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Multifilamente der Fäden der 0°-Lage vor der Zufüh- rung zur Nähwirkmaschine und damit der Vemähung des

Geleges durch freischwebende Riete in ihrer am Einführungsbereich vorgegebenen Verteilung fixiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Multiaxialgelege auf ein in Produktionsrichtung laufendes Fördermittel abgelegt wird, das mit einer Vielzahl feiner Nadeln ausgerüstet ist, die die beim Einlegen vorgegebene Verteilung aller Lagen bis zur Nähstelle sichern und die Fäden der 0°-Lagen vor der Zuführung zur Nähwirkmaschine und damit der Vernähung des Geleges in ihrer Verteilung und Lage sichern.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördermittel ein umlaufendes Förderband eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördermittel ein sogenanntes Lattentuch eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördermittel ein sogenanntes Gurttuch eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifilamentfäden des Axialgeleges einschl. der Fäden der 0°-Lage auf eine unter Unterdruck stehende Fläche abgelegt und auf diese aufgesaugt und bis zur Nähstelle geführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Fäden der 0°-Lage materialschlüssig in ihrer Anordnung mit sich selbst oder mit mindestens einer der in unterschiedlichen Orientierungen ausgerichteten Multifilamentfädenlagen lagegesichert bzw. verteilungsgesichert werden.