DE2101756C3 - Verfahren zur Imprägnierung von Kohlenstoffasern sowie Vorrichtung hierzu - Google Patents

Description

Du· vorliegende I rhndiiii).¹ hezielit Mil) .ml cm Vif IaIiMU zur kniiliiniierlit heu liiipragi. i-rung vim KdIi 4s IcnstofiaserstraMgrii oder h.iinlrin (.'mltcu 1 langen, (lic inillels Inipr.ιμιιιι 1 w.tl.-i 11 mn ILr/ nnsicllbaui Sihn litdiikc griraiikl weiden, sowie .ml rim- Vnrinli luiif /iir Dun hfuliniiij.' diese«. Vrrl.iliicns

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Üblicherweise werden uie zu verwendenden Kohlen sfoffasern auf Spulenkörpern in wilder Wicklung, d. h mit einem Winkel von ungcfähi 45 bis 70 zur Spulen längsachse in Längen ah eiwa 500 bis bOO m aufgewik kell. Wird nun der Kohlenstoffaserstrang mit einer Ab zugskraft von etwa 500 ρ und mehr von der Spule ab gezogen, so ist es unvermeidbar, daß der in Kreuzlagen aufgewickelte Kohlensluffaserstrang wahrend des Ab Ziehens erheblich beschädigt werden kann.

Ks ist bereits eine Imprägniervorrichtung fur Glasfa sern bekannt (DFOS IO Ib 2b2). die eine frei drehbare, mn ihrer Unterseite in ein Harzbad eintauchende Trankwalze aufweist, der eine Spannrolle nachgeschal let wird. Diese Spanucolle bewirkt allerdings, daß der noch wenig widerstandsfähige Faserstrang bereits beträchtlicher Last ausgesetzt wird: weiterhin wird .in dieser Stelle durch die Vorspannung ein dichtes Allein anderrucken der einzelnen Fasern des I asersir.inges bewirkt, wodurch wenig Harz zwischen die Fasern ein dringen kann, so daß die Imprägnierung unvollkommen wird. Fur Kohlenslnlf.iscrn ist eine derartige Vorruh lung nicht brauchbar, d.i sie wegen der obenerwähnten ( igenschaflen der Kiihkiisli'Hasern linveriiieullu. h zu I ddenrissen fuhren wurde

Schließhih ist aus liin Aulsalz »Probleme heim franken und /lehen«. kunststoffe l'>h/. S 447 bis 4ΊΙ bekannt, f aserstrange mil ll.irz lu-idseiiig zu beschuh ten

Die Aufgabe der Frliiuluiig besteht darin, ein Veif.ih reu zur Imprägnierung eines kohlcnsloffaserslr.mges zu sih.iffen dei eine hohe C ilen hiiiaßigkeil der ll.irz verteilung im I .isc'.ii.iiig und eine weitgehende Ki-dii zieriiiig des Anteils .im Ihsi Ii idiglen I lciiu nl.ii I,kIcm im Str.Hij.' gewährleistet

Düse Aufgabe wild ι ifiiiilnngs^eiii.ill d.iiiuu Ii ^c In l. dall (Irr Κ1Ί1Ι1 'iis'jil laser st rang nlier eine si hweiik I).irr Abspiilvoiiii hli'iif' l>ri gi'iingrin /ng .ihgewickt'll und .nisi hin ¹IIi-ml miilcls W,il/rii heulst ilif impi .ι>'ΐικ 11 iviid μ,κ Ii del Ιιιιρι.ιι'ΐιΐί'πιιιμ /πι Ιι/μιι·ιπι)· ιΙγι ι ι

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21 Ol 756

Lieferspule der Abspulvorrichung um denjenigen Win kel schwenkbar ist, der dem Aufspulwinkel des trockenen Kohlenstoffaserstranges entspricht.

Ebenso können zwei Har/impragnierwal/en mit par allelen Achsen in einer Ebene etwa auf einer vertikalen Linie so angeordnet sein, dall eine beidseitige Imprägnierung des Kohlenstoffaserstranges durchführbar ist

|ede der Harzimpragnierwalzen kann im übrigen mn einem verschieblichen Abstreifer /ur Einstellung der Dicke der von ilen Walzen bei einer Umdrehung am Mantel mitgenommenen Harzschicht versehen sein.

Die /u wahlende Harzschichtdicke ist in erster Linie von der Viskosität des Imprägnierharzes bei der eingestellten Temperatur abhängig.

Durch den Anpreßdruck des Kohlenstoffuserstran ges an die Harzimprägnierwalze wird eine gewisse lacherung des Kohlenstoffaserstranges erreicht, was eine bessere Durchdringung des Stranges mit Harz gewahrleistet.

Durch die Kombination von Abspulvorrichtung. Imprägnierung und gebremsten Umlenkrollen bei größtmöglicher Schonung des Kohlenstoffaserstranges kann fur einen Strang aus IO 000 Elementarfaden, eine Ab /ugskraft bzw. Fadenspannung von > 5 kp aufgebaut werden. Diese hohe Abzugskraft bzw. I adenspannung ist notwendig, um einen gleichmäßig aufgebauten Wik kelkorper zu erhalten, in welchem eine möglichst holiuigene Verteilung von Fasern im Harz. d. h. eine luft blasenfreie, weitgehend homogene Imprägnierung der Fasern mit Harz fur die Erreichung optimalem Eigen uhaftswerle gewährleistet ist.

Ein Ausfuhriingsbcispiel der erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Imprägnierung von Kohlenstotfaser Strängen oder bandern wird in der Zeichnung schema tisch dargestellt. Es zeigt

I ι g. I eine Gesamtdarstellung einer erfmdungsge maßen Imprägniervorrichtung und

I ι g 2 eine Spulenschwcnkvorrichtung.

I in Kohlenstoffaserstrang I größerer Lange, der auf einer in einer Spulenschwenkvorrichliing (I ι g 2) gelagerten Lieferspule 2 in mehreren Lagen kreuzweise Hiifgewickell ist. wird über ein Kollensysiem geführt, »las aus Umlenkrollen 4. b. HarzimpragtniTw.ilzi.-n S. ⁷ und Kremsrollen Il besteht, und ,\n einer Aulwukci spule 12 unter /ng aufgewickelt. Die Bcucgiiiigsriih lung des Knhlenstnffaserslranges I sowie die I lindre !hiingsrichliiiig der Walzen ist mit Pfeilen angedeutet

D.is Kiillensystem ist auf einer \enkrciht .utu-tn). n Aiifnahmeplallc I angeordnet, wobei die Λι hsen aller Rollen parallel zueinander sieben und eiiu u ι ei htm Winkel zur l'lalte einnehmen Der Kohlenstoff,iser strang I wird von der Lieferspule 2 mit einer regelba ren Abzugskraft von 50 bis 250 ρ abgezogen und über eine erste Umlenkrolle 4 geführt, die unmittelbar vor der ersten Harzimprägnierwalzc S angeordnet ist. und S anschließend mit einer /weiten etwas tiefer gesetzten Umlenkrolle 6 einer zweiten Harzimpragnierwalze 7 zugeführt. Beide Harzimprägnierwalzen 5 und 7 tauchen jeweils in ein Harzimprägnierbad 8, Su. das über ein lemperaiurgeregcltes Heizbad 9, 9a aufheizbar ist

to Die Schichtdicke des durch die Harzimpragnierwalzen 5. 7. bei einer Umdrehung aus dem Harzimprägnierüad 8.8,7 mitgeschleppten Harzes ist mit Hilfe der unmittelbar vor den Harzimprägnierwalven 5. 7 angeordneten Abstreifer 10. IOa einstellbar, wobei der Spalt zwischen Harzimpragnierwalzen 5. 7 und Abstreifer 10, 10.» ein Maß für die Schichtdicke und Durchtrankung des Koh lensioffaserstranges I darstellt. Durch die Umlenkrclle 6 ist gewährleistet, daß der vorerst durch die Hamm pragnierwaüe 5 einseitig getränkte Kohlenstoffaser strang t nach Berührung der zweiten Harzimpragnier walze 7 auch auf der anderen Laufb;.'..n getränkt wird Durch den Druck des Kohienstoffasersl anges i auf den Walzen ist hierbei deren Umdrehung gewährleistet. Nach Tränkung des Kohlenstoffaserstranges 1 auf der zweiten Harzimprägnierwalze 7 gelangt der Koh lensioff;t-..-.-rstrang 1 über ein in Reihe geschaltetes, aus fünf Bremsrollen Il bestehendes Umlenksystem durch das der Kohlenstoffyserstrang I etwa sinuslinienfornv.g durchgeführt wird. Die Bremskraft der Bremsrollen Il ist einstellbar, so daß der Kohlenstoffaierstrang 1 an der Aufwickelspule 12 mit einem Ciegen/ug von etwa 5 kp aufgewickelt werden kann.

An Hand der F'1 g. 2 wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Spulenschwenkvorrichtung beschrieben. Auf einer Querstrebe Hz/des Rahmens 11 ist die kreuzgewickelte Lieferspule 2 in der Ebene des Kohlenstoffaserstrang .ibl.mfs um dir. Schwenkachse 14 schwenkbar auf der IM.nie 15 gelagert. Die Lieferspule 2 steht über einem Riementrieb nut einem ebenfalls auf der Platte Π an geordneten Regelmotor 16 in Verbindung, dessen Drehmoment einstellbar ist. Die Platte 15 steht über eiiu 1 Hebel 17 mit einer Exzenterscheibe 18 in Verhin dung, die durch einen Antriebsmotor 19 in Umdrehung versetzt wird, wobei die Exzenierschube 18 um einen Winkel von 180" gedreht wird, wenn e»ne Schwenkung der Lieferspule 2 nach Abwicklung einer Lage des kreiizgewickellcn Kohlenstoffaserslranges I notwen dig ist. und zwar um denjenigen Winkel, den der Koh lensiiiffaserstrang I jeweils mit der Radialen der

v> I leferspule 2 einschließt Die Schwenkung der Liefer spule 2 wild liihtclck'risih gesteuert

fliei/11 I IJI.ilt Zeichnungen

Claims (5)

21 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Imprägnierung von Kohlenstoffaserstrangen oder bandern große s rer Längen, die mittels Imprjgnierwalzen mit llar/ einstellbarer Schichtdicke getrankt werden, d .1 durch gekennzeichnet, daß der Kohlen Moffaserstrang über eine schwenkbare Absptilvor richtung bei geringem Zug abgewickelt und anschließend mittels Walzen beidseitig imprägnier! wird, nach der Imprägnierung /ur Erzeugung der erwünschten Aufwickelvorspanniing ein aus mehreren Bremsrollen bestehendes Umlenksystem durchläuft und dann mit der erzeugten Vorspannung aufgewickelt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß eine schwenkbare Abspulvornchtung mn einer Marzimprag'.-'ervorrichtung kombiniert ist. die aus I Imlenkrolleii (4. 6). aus in Harzimpragnierbader (8. 8./) eintauchende Harziiipragnierwulzen (5. 7) und einem Umlenksystem aus Bremsrollen (II) besteht, denen sich eine Aufwickelspule (12) anschließt.

i. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gtkenn zeichnet, daß zur Schwenkung der Ahspiilvorrich lung eine Fxzenierscheihe (18) vorgesehen ist. die jeweils nach Abspulen einer Lage des auf einer kreuzgewickelten l.ieferspule (2) gewickelten Kohlensioffaserstranges (I) infolge hertihrungsloser Steuerung (20 20a) |t wells urn 180 veriliehbar ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die llarzwiipriigi .crwalzcii (5. 7) ic weils in ein lemperauirgt reiches Harzimpragnier lud (8.8./) cm 1.na hen is

5 Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn zeichnet, daß das llmlenksyslem aus mindesten-' einer Brcmsrollc (11) besteht deren Diemskraft ein stellbar isl

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