用于浸渍具有确定的纤维体积含量的纤维的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于利用基质材料浸渍纤维(1)的设备，其包括用于利用基质材料浸透纤维的单元，包括用于设定纤维体积含量的单元(100)，该用于设定纤维体积含量的单元包含至少一个开口(107)，浸透的纤维(1)被引导通过该开口(107)，每个开口(107)在其最小的开口横截面(111)处被设定尺寸，使得过量的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量，并且用于设定纤维体积含量的单元(100)包括上部(101；131)和下部(103；133)，并且每个开口(107)均部分地构造在所述下部(103；133)和部分地构造在所述上部(101；131)中。本发明专利技术还涉及一种用于在这种设备中浸渍纤维的方法。

Equipment for impregnating fibers with a defined fiber volume content

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于浸渍具有确定的纤维体积含量的纤维的设备本专利技术涉及用于用基质材料浸渍纤维的设备，其包括用于用基质材料浸透纤维的单元。通过浸渍纤维来制备纤维复合材料。可以使用浸渍在溶池(bath)中的纤维，以通过湿法缠绕方法(wet-wrappingmethod)来制备例如管、柱或箱的部件。这种设备允许连续浸渍纤维，然后纤维在浸透后可以直接进行进一步处理。通常，在湿法缠绕方法中，浸透的纤维被卷绕以在基质材料已经固化或硬化之前形成最终产品。然后，在缠绕后进行基质材料的固化或硬化，以形成最终产品。已知各种用于浸透纤维的方法，其中通常使用纤维被引导通过其的溶池。例如，从US2,433,965中已知使无头纤维引导通过溶池，在溶池中纤维从上方被浸入溶池中，并且围绕溶池中的辊被引导。一旦离开溶池后，使如此浸透的纤维被引导通过一对辊，在所述辊中过量的基质材料被挤出。为此，辊对位于溶池表面上方，使得分离的基质材料可流回溶池中。从US4,267,007中已知一种用于制备缠绕产品的设备。在该文中，在缠绕处理之前，将纤维同样浸透在具有基质材料的溶池中。为此，纤维围绕溶池中的辊被引导。此后，浸透的纤维被引导越过板，并通过块状物将其按压到板上，以挤出过量的基质材料。然而，使纤维结构引导通过溶池的所有方法都具有以下缺点：由于溶池通常是打开的，无论由于蒸发或者取决于所用的基质材料还是由于与空气中的湿气接触而发生化学反应，因此基质材料的粘度随时间而变化。此外，在每次启动之后，例如在清洁操作之后，必须将纤维再次费力地穿线。仅当纤维已经放入溶池之后，才能进行溶池的填充。特别是为了避免基质材料的粘度变化，已知其中将纤维引导通过执行浸渍的间隙的方法和设备。这种设备例如从US4,937,028、US5,766,357或从WO-A2007/062516以及从A.Miaris等人的“在长丝缠绕期间对虹吸浸渍系统的浸渍处理建模”(ASME2011，压力容器和管道分部会议论文集，PVP2011，2011年7月)中是已知的。但是，这些方法具有缺点，特别是，由于浸渍设备的小尺寸，不得不连续且需要非常精确地进给基质材料，以获得均匀的浸渍。从US5,747,075已知一种挤压成型法，其中将纤维引导通过导管，用于浸透的基质材料通过歧管泵入该导管中。US5,084,305记载了一种浸透方法，其中将纤维引导越过腹板，将将基质材料施加到纤维上的喷嘴分别构造在每个腹板中。因为将纤维沿着腹板的顶部引导一次并且沿着腹板的底部引导一次，因此在该体系中实现了均匀的浸渍。在该方法的情况下，也需要连续且特别是均匀进给基质材料，以获得均匀浸渍的纤维。从US7,413,623已知用于浸渍纤维的另一种可能性。在该文中，将纤维围绕多个辊引导，并且从布置在辊上方的存储容器中添加基质材料，并且从存储容器中将基质材料进给到辊间隙，纤维通过辊间隙由上而下移动。在此特别不利的是，过量的基质材料向下流过辊并且不能被回收。另外，存在基质材料沉积在辊上并在辊表面上固化的风险，这导致必要的额外且复杂的清洁工艺。在所有已知方法的情况下的另一缺点是，不能够设定特定的纤维体积含量，所述纤维体积含量在纤维浸透期间也保持恒定。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于浸渍纤维的设备和方法，通过所述设备和方法能够设定预定的纤维体积含量，并且即使在制备期间改变运行参数，纤维体积含量在浸渍期间也不变化。该目的通过一种用于利用基质材料浸渍纤维的设备来实现，该设备包括用于利用基质材料浸透纤维的单元，其中包括包含至少一个开口的用于设定纤维体积含量的单元，浸透的纤维被引导通过该开口，其中每个开口在其最小的开口横截面处被设定尺寸，使得过多的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量。可通过设备浸渍的纤维可以以粗纱(roving)、线(thread)或纱(yarn)的形式获得，例如优选以粗纱的形式。可替代地，纤维也可以以平面纤维结构的形式获得，例如以垫、机织织物、针织物、经/纬编织物或无纺布的形式。用于浸透纤维的单元包括例如用于接收基质材料的溶池。但是，可替代地，还可使用本领域技术人员已知的用于浸透纤维的任何其他单元，例如辊浸渍单元，或将基质材料倒至纤维上的单元。此外，还可设置混合头，优选低压混合头作为用于浸透纤维的单元。在此，将纤维浸渍在混合头下方的腔室中。一经浸渍，将纤维引导通过用于设定纤维体积含量的单元中的开口。当大量的基质材料已被纤维吸收时，在将纤维引导通过用于设定纤维含量的单元中的开口之前，还可将基质材料从纤维上擦除。为此，例如可使用具有纤维被引导通过的擦拭边缘的擦拭器。对于在浸透之后直接被引导通过用于设定纤维体积含量的单元的纤维，通过混合头进行浸透时是特别优选的。此外，该目的通过一种用于在这种设备中浸渍纤维时设定纤维体积含量的方法来实现，所述方法包括以下步骤：(a)用基质材料浸透纤维；(b)将浸透的纤维引导通过用于设定纤维体积含量的设备的至少一个开口，其中至少两根纤维被引导通过用于设定纤维体积含量的单元的每个开口，并且每个开口具有满足以下关系的最小横截面面积：其中，-n＝在运行中被引导通过开口的纤维数量；-Tex＝纤维支数(fibercount)Tex，单位g/1000m；--ρ＝纤维密度。纤维体积含量适用于：其中纤维体积V纤维和基质体积V基质。当除粗纱或平面纤维结构之外，没有单根纤维用基质材料浸透时，优选地分别插入引导通过开口的粗纱或平面纤维结构的数量和Tex支数，而不是纤维的数量和Tex支数。通过将纤维引导通过至少一个开口，所述开口在其最小的开口横截面处被定尺寸，使得过多的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量，从浸透的纤维上移除过多的基质材料，使开口下游的纤维体积含量始终相同。除了利用在擦拭器的擦拭边缘上移除基质材料的擦拭器情况外，即使在工艺参数变化的情况下，例如在某些位置处更高的基质材料含量的情况下，也始终实现一致的纤维体积含量，因为浸透的纤维在行进通过开口时在所有侧面上被包围，因此没有液滴可滴落到纤维上，所述液滴可降低位置上的纤维体积含量。根据本专利技术的设备和根据本专利技术的方法的另一个优点在于，可根据应用来设定不同的纤维体积含量，因为用于设定纤维体积含量的单元的开口的开口横截面变化。为此，要么用于设定纤维体积含量的单元中的开口是可调节的，要么可替代地，准备好具有不同的开口横截面的用于设定纤维体积含量的多个可替换的单元，其中选择并插入具有匹配的开口横截面的单元，以设定所需的开口横截面。但是，优选地，用于设定纤维体积含量的单元中的开口是可调节的。开口的形状取决于待浸透的纤维。因此，例如，在纤维为单根线、纱或粗纱形式的情况下，优选地设置具有圆形横截面面积的开口；而在垫、机织织物、针织物、经/纬编织物或无纺布的情况下，优选地为狭槽形开口，所述狭槽形开口的高度至少对应于平面纤维结构的厚度，并且就高度而言优选为纤维结构的厚度的两倍。在一个实施方案中，用于设定纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用基质材料浸渍纤维(1)的设备，其包括用于利用所述基质材料浸透纤维的单元，其中包括一个用于设定纤维体积含量的单元(100)，该用于设定纤维体积含量的单元(100)包含至少一个开口(107)，浸透的纤维(1)被引导通过该开口(107)，其中每个开口(107)在其最小的开口横截面(111)处被设定尺寸，使得过多的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量，并且用于设定纤维体积含量的单元(100)包括上部(101；131)和下部(103；133)，并且该开口(107)在各种情况下均部分地构造在所述下部(103；133)和部分地构造在所述上部(101；131)中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 EP 17184104.2;20180528 EP 18174485.51.一种用于利用基质材料浸渍纤维(1)的设备，其包括用于利用所述基质材料浸透纤维的单元，其中包括一个用于设定纤维体积含量的单元(100)，该用于设定纤维体积含量的单元(100)包含至少一个开口(107)，浸透的纤维(1)被引导通过该开口(107)，其中每个开口(107)在其最小的开口横截面(111)处被设定尺寸，使得过多的基质材料被移除，从而实现所需的纤维体积含量，并且用于设定纤维体积含量的单元(100)包括上部(101；131)和下部(103；133)，并且该开口(107)在各种情况下均部分地构造在所述下部(103；133)和部分地构造在所述上部(101；131)中。


2.根据权利要求1所述的设备，其中在运行中，用于设定纤维体积含量的单元(100)中的至少一个开口(107)的横截面面积在纤维的行进方向上尺寸减小。


3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中用于设定纤维体积含量的单元(100)中的每个开口(107)具有最大宽度和最大高度，该最大宽度和最大高度至少各自对应于粗纱的直径。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中用于设定纤维体积含量的单元(100)的每个开口(107)是可调节的。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中用于设定纤维体积含量的单元(100)包括上部(101)和下部(103)，所述上部和下部均具有一个空隙(105)，其中在装配用于设定纤维体积含量的单元(100)的情况下，所述下部(103)中的空隙(105)和所述上部(101)中的空隙彼此相交，从而形成开口(107)，并且通过上部(101)和下部(103)的相互相对位置能够调节开口横截面。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中用于浸透纤维的单元包括用于接收基质材料的溶池。


7.根据权利要求6所述的设备，其中所述设备包括接收溶池(5)的下部(21)和用于关闭的盖(23)，其中在装配盖(23)时，在各种情况下在所述盖(23)和所述下部(21)之间、在纤维(1)被引导通过而进入所述设备并从所述设备(1)离开的那些侧上均构造一个间隙(39，41)。


8.根据权利要求5和7所述的设备，其中用于设定纤维体积含量的单元(100)的上部(101)布置在盖(23)上，并且用于设定纤维体积含量的单元(100)的下部(103)布置在用于浸渍的设备的下部(21)上。


9.根据权利要求7和8中任一项所述的设备，其中用于浸渍的设备的下部(21)具有在溶池(5)的方向上倾斜的面(25)，从纤维(1)滴落的基质材料能够通过所述倾斜的面(25)流回溶池(5)中。


10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其中在装配盖(23)的情况下，能够将所述纤维(1)推入到溶池(5)中的偏转单元(33；45，47)装配到在盖(23)上。


11.根据权利要求5至10中任一项所述的设备，其中包括具有至少一个擦拭器(27)的滴落单元，所述至少一个擦拭器具有擦拭边缘(29)，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·迈耶，A·埃姆格，M·哈森帕特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE