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(11) |
EP 3 132 074 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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14.11.2018 Patentblatt 2018/46 |
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Anmeldetag: 18.03.2015 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2015/055689 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2015/158483 (22.10.2015 Gazette 2015/42) |
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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM SPREIZEN EINES FASERSTRANGS
METHOD AND APPARATUS FOR SPREADING A FIBRE BUNDLE
MÉTHODE ET APPAREIL POUR LA DIFFUSION D'UN FAISCEAU DE FIBRES
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
| (30) |
Priorität: |
16.04.2014 DE 102014105464
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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22.02.2017 Patentblatt 2017/08 |
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Patentinhaber: |
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- C. Cramer, Weberei, Heek-Nienborg, GmbH & Co. KG
48619 Heek-Nienborg (DE)
- Keppel, Jürgen
46049 Oberhausen (DE)
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Erfinder: |
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- KEPPEL, Jürgen
46049 Oberhausen (DE)
- RAKOVAC, Andy
48607 Ochtrup (DE)
- HOLTMANN, Thomas
59399 Olfen (DE)
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Vertreter: Buse, Mentzel, Ludewig
Patentanwaltskanzlei |
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Kleiner Werth 34 42275 Wuppertal 42275 Wuppertal (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
EP-A2- 0 292 266 WO-A1-2014/100586 US-A1- 2003 057 585
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WO-A1-2013/154643 US-A- 4 959 895
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spreizen eines Faserstrangs,
welcher eine Anfangsbreite und eine Anfangsdicke besitzt, zu einem bandförmigen Faserstrang
mit größerer Endbreite und mit geringerer Enddicke, wobei der Faserstrang aus endlosen
Multifilamentfasern besteht.
[0002] Das Aufspreizen von Fasersträngen ist seit Längerem bekannt und wird bei Fasersträngen
aus Polymerfasern zur Verbesserung physikalischer Eigenschaften eingesetzt, da durch
das Aufspreizen beispielsweise Verdrehungen der Filamente im Faserstrang beseitigt
und ein Faserstrang mit gleichgerichteten Filamenten erzielt wird. Bei Fasersträngen
aus Carbonfasern wird durch ein Aufspreizen insbesondere die Erzielung eines geringeren
Flächengewichts der aus diesen Fasersträngen erzeugten Gewebe oder Gelege angestrebt.
Derartige Gewebe oder Gelege können insbesondere für Composite eingesetzt werden.
Üblicherweise wird ein solcher Compositwerkstoff gebildet, indem ein Fasergewebe oder
Fasergelege oder ein anderes textiles Flächengebilde aus Verstärkungsfäden, wie beispielsweise
Carbonfasern, mit einer thermoplastischen Matrix beschichtet und ein solches Vorprodukt
(Prepreg) verpresst wird. Um das Gewicht der entstehenden Composite möglichst gering
zu halten, werden für die textilen Flächengebilde, insbesondere Faserstränge mit möglichst
geringer Dicke und unverändert guten mechanischen Eigenschafen, wie beispielsweise
Zugfestigkeit, eingesetzt. Eine Dickenreduzierung und Verbreiterung der Faserstränge
wird durch Aufspreizen der Faserstränge erhalten.
[0003] Bei bekannten Vorrichtungen wird ein Aufspreizen eines Faserstrangs auf unterschiedliche
Weise erzielt. Eine Möglichkeit ist es, den Faserstrang in einem elektrischen Feld
aufzuladen, wodurch sich die Filamente gegenseitig abstoßen und auf diese Weise separieren.
Ein solches Aufspreizverfahren ist energieintensiv und nur auf Faserstränge anwendbar,
die elektrisch leitfähig und damit elektrisch aufladbar sind. Glas- oder Textilfasern
müssen beispielsweise vor einem solchen Aufspreizverfahren imprägniert werden.
[0004] Bei einem anderen Verfahrensprinzip wird in einen Faserstrang in Längsrichtung Luft
eingeblasen, um den Strang zu öffnen. Die Filamente in einem Faserstrang sind von
einer Schlichte umgeben, die die Handhabung des Faserstrangs bei verschiedenen Verarbeitungsvorgängen,
wie beispielsweise beim Weben, erleichtert. Diese Schlichte verklebt die Fasern und
erschwert bei diesem Einblasverfahren ein gleichmäßiges Aufspreizen des Faserstrangs.
Darüber hinaus ist eine Entfernung der Schlichte schwierig, da einerseits unterschiedlich
beschaffene Schlichten verwendet werden und andererseits diese Schlichte die Beschädigung
z.B. bruchgefährdeter Carbonfasern bei der Weiterverarbeitung verhindert.
[0005] Bei einer weiteren Verfahrensvariante werden zum Aufspreizen Schwingungen in den
Faserstrang eingebracht. So beschreiben die beiden Dokumente
US 5,042,111 und
US 3,704,485 ein Verfahren, wo durch einen Lautsprecher Schallwellen erzeugt werden und ein schwingendes
Luftpolster einen Faserstrang spreizt. Ein solches Verfahren ist sehr schlecht steuerbar
und führt zu ungleichmäßigen Endbreiten des Faserstrangs. Eine bessere Übertragung
der Schwingungen auf einen Faserstrang wird erzielt, wenn der Schall in eine Flüssigkeit,
wie beispielsweise Wasser, eingeleitet wird. Dies ist in den Dokumenten
US 5,511,395 und
EP 1 652 978 B1 beschrieben. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass sich die Filamente
umgebende Schlichte im Wasserbad verändert. Dies kann je nach Beschaffenheit der Schlichte
auch zu einer chemischen Veränderung führen. In jedem Fall wird aber das Mengenverhältnis
von Faser zur Schlichte im Faserstrang beeinflusst, was nicht gewünscht wird. Ein
weiterer Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass das aus dem Wasser austretende
gespreizte Faserband entwässert und getrocknet werden muss. Ein solcher Trocknungsprozess
ist energieintensiv, so dass einer Trocknung eine mechanische Entwässerung vorgeschaltet
wird. Zum Entwässern des Bandes werden bei der Vorrichtung gemäß
EP 1 652 978 B1 die gespreizten Bänder einer Quetschanordnung zugeführt. Es hat sich gezeigt, dass
bei einem solchen Quetschprozess neben der Entwässerung auch ein zusätzliches Aufspreizen
erfolgt. Weitergehende Entwicklungen befassten sich daher mit dem Aufspreizen eines
trockenen Faserstrangs mit ähnlichen Anordnungen, insbesondere einer Zick-Zack-Führung
des Faserstrangs über verschiedene Walzen und ggf. über Vibrationsstäbe. Auch bei
diesem Verfahren wird der Faserstrang vor, während und nach dem Spreizen mittels einer
Heizeinrichtung erwärmt, um die auf den Fasern vorhandene Schlichte thermisch oder
chemisch aufzubrechen, was zum einen die Schlichte beeinflusst und andererseits Energiekosten
verursacht. Eine Veränderung der Schlichte ist jedoch nicht erwünscht, da die Schlichte
im Faserstrang für weitere Verarbeitungsvorgänge benötigt wird.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein kostengünstigeres Verfahren
zum Aufspreizen von Fasersträngen zur Verfügung zu stellen, welches für Faserstränge
unterschiedlicher Beschaffenheit anwendbar ist und insbesondere das Verhältnis von
Schlichte zur Faser im Faserstrang nicht beeinflusst.
[0007] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens kann eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 eingesetzt werden.
[0008] Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Verfahrens- bzw. Vorrichtungsmerkmale.
[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Spreizen eines Faserstrangs, welcher eine
Anfangsbreite (Ausdehnung in y-Richtung) und Anfangsdicke (Ausdehnung in z-Richtung)
aufweist, zu einem bandförmigen Faserstrang mit größerer Endbereite und mit geringerer
Enddicke, also eine Verbreiterung des Faserstrangs quer zu seiner Längsrichtung (x-Richtung).
Das Verfahren ist anwendbar auf alle Faserstränge aus endlosen Multifilamentfasern,
d.h. auf Fasern aus Keramik, wie beispielsweise Silikat, aus Basalt, aus Glas, aus
Siliziumcarbid, aus Metallen, wie Stahl, Aluminium, Titan, aus Aramid, wie beispielsweise
Kevlar, aber auch für Polymerfasern. Ziel des Aufspreizens kann allein die Verbesserung
der physikalischen Eigenschaften sein oder insbesondere das geringere Flächengewicht.
Es können Multifilamentfasern mit unterschiedlicher Anzahl von Filamenten eingesetzt
werden, von 1K-Fasern, die 1000 Filamenten enthalten, aber beispielsweise auch 50K-Fasern
mit 50 000 Filamenten.
[0010] Beim vorliegenden Verfahren wird der zu spreizende Faserstrang ausgehend von einer
Abwicklung in Faserlängsrichtung bewegt, durch eine Spreizstation hindurchgeführt,
wo ein Aufspreizen erfolgt und anschließend wird der gespreizte bandförmige Faserstrang
aufgewickelt oder sofort in den weiteren Fertigungsprozess eingeschleust. In erfindungsgemäßer
Weise wird der Faserstrang in der Spreizstation ohne Verwendung eines Fluids, wie
beispielsweise Luftpolsters oder einer Flüssigkeit, Schwingungen ausgesetzt. In diesem
Fall werden Ultraschallwellen verwendet, die von einer Sonotrode übertragen werden.
Hierbei kontaktiert die Sonotrode den Faserstrang von oben oder unten. Die mechanischen
Schwingungen werden in z-Richtung, d.h. senkrecht zur Längsrichtung (x-Richtung) des
Faserstrangs eingeleitet, wodurch dieser sich in Querrichtung (y-Richtung) verbreitert.
Die verwendeten Schwingungen haben hierbei eine Frequenz von 15 bis 80 kHz, vorzugsweise
zwischen 20 und 40 kHz. Bei Frequenzen von weniger als 20 kHz sind sehr große Sonotroden
zu verwenden, die die Gesamtvorrichtung wesentlich vergrößern und verteuern. Für die
Einleitung von Frequenzen größer als 40 kHz verkleinert sich zwar die Sonotrode, die
Prozesstoleranz verringert sich jedoch in gleichem Maße.
[0011] Die Ultraschallschwinger sind dabei mit auswechselbaren Sonotroden ausgestattet,
die über ihre Stirnflächen die hochfrequent mechanischen Schwingen (Ultraschall) in
den Faserstrang einleiten. In der Spreizstation können ein oder mehrere Sonotroden
eingesetzt werden. Bei Durchlauf der Faserstränge durch die Spreizstation können die
Faserstränge die Sonotroden umschlingen, wobei der Anstellwinkel zur Kontaktfläche
der Sonotrode veränderbar ist.
[0012] In einem Faserstrang sind die einzelnen Filamente von einer Schlichte umgeben. Die
Zusammensetzung der Schlichte ist je nach Hersteller der Fasern unterschiedlich. Bekannt
sind Schlichten auf der Epoxidbasis. Eine solche Schlichte erleichtert die Verarbeitung
der Faserstränge. So besitzen beispielsweise Carbonfasern in Längsrichtung eine hohe
Zugfestigkeit, können jedoch quer zu Faserlängsrichtung sehr leicht brechen. In nachteiliger
Weise bewirkt die Schlichte, dass die Fasern aneinander kleben, was ein Aufspreizen
des Faserstrangs erschwert. In vorteilhafterweise verändert sich die Schlichte auf
den Filamenten des Faserstrangs in der Spreizstation nicht. Zum einen erfolgt keine
chemische Änderung, da die Schlichte mit keinem Medium in Kontakt kommt. Andererseits
verändert sich das Mengenverhältnis von Faser zur Schlichte im gesamten Prozess nicht.
Die von der Sonotrode ausgelösten Schwingungen führen zu Reibungen im Faserstrang,
was Wärme erzeugt und ein Erweichen der Schlichte bewirkt und ein Aufspreizen des
Faserstrangs erleichtert. Leitfähige Fasern, wie beispielsweise Carbonfasern, tragen
zusätzlich zur Wärmeleitung bei. Da nur im Bereich der Kontaktfläche der Sonotrode
diese Erweichung der Schlichte stattfindet und unmittelbar danach bereits wieder eine
Abkühlung des Faserstrangs erfolgt, verändert sich das Schlichte/Faser-Mengenverhältnis
nicht.
[0013] Beim Durchlauf durch die Spreizstation wird der Faserstrang unter einem Spannungszustand
gehalten. Dieser Spannungszustand ist einstellbar und vorzugsweise über das gesamte
Verfahren gleich, um eine möglichst gleichmäßige Aufspreizung zu erzielen. Die erzielbare
Spreizbreite ist dabei abhängig von diesem Spannungszustand. Je höher die Spannung
ist, d.h. je fester der Faserstrang gehalten wird, umso geringer ist die Spreizbreite.
Bei konstant gehaltenem Spannungszustand und bei konstanter Schwingungsfrequenz kann
die Spreizbreite mit der Änderung der Schwingungsamplitude verändert werden.
[0014] Mittels des vorbeschriebenen Verfahrens können Faserstränge mit einer hohen Geschwindigkeit,
vorzugsweise von mindestens 20 m/min, bewegt und gleichmäßig aufgespreizt werden.
Durch dieses Verfahren kann ein Faserstrang zu einem bandförmigen Faserstrang mit
mindestens doppelter Endbreite prozesssicher aufgespreizt werden, vorzugsweise verändert
sich die Endbreite mindestens um das 5-fache. So wurde beispielsweise ein 12K-Carbonfaserstrang
mit einer Breite von 2 mm bei einer Frequenz von 30 kHz zu einem gleichmäßigen bandförmigen
12 mm breiten Faserstrang aufgespreizt. Durch entsprechende Bandbreitenbegrenzer kann
die Endbreite auf einen vorgegebenen Endbreitenwert eingestellt werden.
[0015] In vorteilhafterweise stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein kostengünstiges Verfahren
dar, da der Faserstrang trocken verarbeitet wird, keine Energie zum Entwässern, Aufheizen
oder Trocknen des Faserstrangs notwendig ist. Darüber hinaus verändert sich die Beschaffenheit
des Faserstrangs hinsichtlich seiner Zusammensetzung, nämlich des Mengenverhältnisses
von Multifilamentfasern und Schlichte im Verfahren nicht. Es wird bestimmungsgemäß
ein bandförmiger Faserstrang mit einheitlicher und größerer Endbreite sowie mit geringerer
Enddicke erzielt, was wunschgemäß zu einem geringen Flächengewicht und bei der Anwendung
des Faserstrangs für Gewebe oder Gelege zu leichteren Compositen mit gleich guten
mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise Zugfestigkeit, führt.
[0016] Für dieses Verfahren wird eine Vorrichtung eingesetzt, die eine Abwinklungseinrichtung
für den zu spreizenden Faserstrang, eine Spreizstation zum Aufspreizen des eingesetzten
Faserstrangs in einen bandförmigen Faserstrang, eine steuerbare Spanneinrichtung zum
gleichmäßigen Spannen des Faserstrangs bei seiner Bewegung durch die Spreizstation
und eine Aufwicklungseinrichtung des gespreizten bandförmigen Faserstrangs umfasst.
In erfindungsgemäßer Weise enthält die Spreizstation mindestens eine Sonotrode zur
Kontaktierung und Spreizung des Faserstrangs, wobei die Sonotrode über ihre Kontaktfläche
Schwingungen einer Frequenz zwischen 15 kHz und 80 kHz von oben und/oder unten (z-Richtung)
in den Faserstrang einleitet, was zu einer Aufspreizung des Faserstrangs in y-Richtung
führt. Hierbei wirken vorzugsweise zwei oder drei Sonotroden nacheinander auf den
Faserstrang ein. Je mehr Sonotroden die Spreizstation enthält, umso besser ist das
Spreizergebnis, aber umso teurer wird auch die Vorrichtung. Aus diesem Grunde werden
Spreizstationen mit zwei bis drei Sonotroden bevorzugt. Die Ultraschallschwinger sind
vorzugsweise mit auswechselbaren Sonotroden ausgestattet, die an ihrer Stirnseite
Kontaktflächen zur Kontaktierung des Faserstrangs besitzen. Diese Kontaktflächen können
in Bewegungsrichtung des Faserstrangs, d.h. in Faserlängsrichtung, eben, konkav oder
gewölbt sein. Die Breite der Kontaktflächen, d.h. die Ausdehnung der Kontaktfläche
quer zur Bewegung des Faserstrangs wird so gewählt, dass sie in jedem Fall größer
ist als die durch Spreizen erzielbare Endbreite des bandförmigen Faserstrangs.
[0017] Werden beispielsweise mindestens zwei Sonotroden in der Spreizstation vorgesehen,
so werden zwei benachbarte Sonotroden in einem voreingestellten Abstand angeordnet.
Dieser richtet sich nach der Beschaffenheit des Faserstrangmaterials. Benachbarte
Sonotroden werden des Weiteren vorzugsweise in unterschiedlicher Ausrichtung zueinander
vorgesehen, so dass eine erste Sonotrode beispielsweise den Faserstrang von oben und
die zweite Sonotrode den Faserstrang von unten kontaktiert. Dies hat zu gleichmäßigeren
Prozessergebnissen geführt. Die Kontaktflächen der Sonotroden befinden sich hierbei
vorzugsweise in einer Ebene. Bei zugfesten Fasersträngen, wie beispielsweise Carbonfasersträngen,
wird dagegen eine Umschlingung der Sonotroden gewünscht. Für das Aufspreizen solcher
Faserstränge werden die Kontaktflächen vorzugsweise in unterschiedlichen Höhen in
Bezug zum durchlaufenden Faserstrang angeordnet, so dass dieser Faserstrang möglichst
in einer Zick-Zack-Linie durch die Spreizstation geführt wird. Um hierzu einen gewünschten
Anstellwinkel des Faserstrangs zur Kontaktfläche der Sonotrode zu erzielen, können
vor und hinter der Spreizstation Umlenkrollen vorgesehen werden. Darüber hinaus kann
zusätzlich ein Bandbreitenbegrenzer hinter der Spreizstation eingebaut sein, um eine
einheitliche Endbreite des gespreizten bandförmigen Faserstrangs zu erhalten.
[0018] Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung ist ein dargestellt.
Es zeigen:
- Fig.1
- Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- Fig. 2a, 2b, 2c
- unterschiedliche Formen von Sonotroden,
- Fig. 3a, 3b, 3c
- unterschiedliche Anornungen von Sonotroden,
- Fig. 4
- Prinzipskizze einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0019] Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Prinzipskizze
in Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Durchlauf eines zu spreizenden Faserstrangs 2 ausgehend
von der Abwinklungseinrichtung 1, durch die Spreizstation 5 hindurch, bis zur Aufwicklungseinrichtung
8. Bei dem Faserstrang 2 handelt es sich in diesem Fall um ein 12K-Faserstrang, d.h.
der Faserstrang besteht aus 12 000 Filamenten, die endlos im Faserstrang 2 nebeneinander
angeordnet sind und jeweils von einer Schlichte umgeben sind. Diese Schlichte verhindert,
dass der Faserstrang 2 bei seiner Bewegung beschädigt wird. Der eingesetzte und auf
einer Spule der Abwinklungseinrichtung 1 angelieferte Faserstrang 2 wird von dieser
Spule abgewickelt. Durch die Abwicklung des Faserstrangs 2 von der Spule würden sich
mit jeder Umdrehung unterschiedliche Abwickelpositionen ergeben. Damit dieser Faserstrang
2 immer an der gleichen Position der nachfolgenden Tänzervorrichtung 3 zugeführt wird,
die ihn zur Spreizstation 5 weiterleitet und somit der Faserstrang 2 in einer unveränderten
Ebene ausgehend von der Abwinklungseinrichtung 1 hin zur Spreizstation 5 bewegt wird,
ist die Spule in der Abwicklungseinrichtung 1 in Bewegungsrichtung drehbar und quer
zur Bewegungsrichtung des Faserstrangs 2, d.h. in y-Richtung, verschiebbar angeordnet.
So kann beispielsweise durch einen Sensor die Abwickelpostion des Faserstrangs 2 ermittelt
und die Abwickelspule entsprechend zur gewünschten Abwickelposition verschoben werden.
[0020] Der Faserstrang 2 gelangt dann in die vordere Tänzereinheit 3, welche zusammen mit
der hinteren Tänzereinheit 7 als Spanneinrichtungen dienen, wobei die vordere Tänzereinheit
3 in Bewegungsrichtung des Faserstrangs 2, 2' vor der Spreizstation 5 und die hintere
Tänzereinheit 7 in Bewegungsrichtung des Faserstrangs 2, 2' hinter der Spreizstation
5 vorgesehen ist. Dies bewirkt, dass der Faserstrang 2, 2' in der Spreizstation 5
während des gesamten Prozesses gleichmäßig gespannt ist. Entsprechend dem Abwickelvorgang
des Faserstrangs 2 von der Abwickelungseinrichtung 1 und dem Aufwickelvorgang des
gespreizten Faserstrangs 2' auf die Aufwickeleinrichtung 8 können die Tänzereinheiten
3, 7 veränderten Bedingungen, welche die Spannung des Faserstrang 2, 2' beeinflussen,
entgegensteuern. Bei der gezeigten Vorrichtung umfassen die Tänzereinheiten 3, 7 jeweils
drei Rollen. Für ein gleichmäßiges Spannen des Faserstrangs 2, 2' wären auch zwei
Rollen ausreichend. Abhängig von der gewünschten Faserstrangführung hin zur Spreizstation
5 kann eine dritte Rolle der Tänzereinheit 3 als zusätzliche Umlenkrolle für den Faserstrang
2 dienen. Weitere Umlenkrollen 4 vor der Spreizeinrichtung 5 bzw. weitere Umlenkrollen
6 hinter der Spreizstation 5 werden insbesondere zur Einstellung eines gewünschten
Anstellwinkels des Faserstrangs 2 beim Einlaufen in die Spreizstation 5 verwendet.
[0021] Die Spreizstation 5 umfasst in diesem Beispiel von Fig. 1 drei Ultraschallschwinger
51. Jeder Ultraschallschwinger 51 besitzt eine auswechselbare Sonotrode 52 mit einer
stirnseitigen Kontaktfläche 53. In einem nicht dargestellten Ultraschallgenerator
werden die Schwingungen erzeugt, die von den Sonotroden 52 über deren Kontaktfläche
53 von oben bzw. von unten, d.h. in z-Richtung, in den Faserstrang 2 eingeleitet werden.
In diesem Beispiel sind die drei Sonotroden 52 in Bewegungsrichtung des Faserstrangs
2, 2' hintereinander angeordnet, wobei benachbarte Sonotroden 52 in unterschiedlicher
Ausrichtung in der Spreizstation 5 vorgesehen sind und zwar so, dass die Kontaktflächen
53 der ersten und dritten Sonotrode 52 ihre Schwingungen von oben nach unten in den
Faserstrang 2 einleiten und die zweite, dazwischen angeordnete Sonotrode 52, die Schwingungen
von der Kontaktfläche 53 von unten nach oben in den Faserstrang 2 einleitet. Bei diesem
Beispiel werden von den Sonotroden 52 mechanische Schwingungen mit einer Frequenz
von 30 kHz in den Faserstrang 2, 2' eingeleitet. Bereits an der ersten Sonotrode 52
erfolgt eine Aufspreizung des eingesetzten Faserstrangs 2, d.h. eine Aufspreizung
des Faserstrangs in seitlicher Richtung (y-Richtung). Diese Aufspreizung verstärkt
sich beim Durchlauf des Faserstrangs 2 beim Kontakt mit den nachfolgenden Sonotroden
52. Der Durchlauf des Faserstrangs 2, 2' durch die Spreizstation 5 erfolgt in dem
gezeigten Beispiel horizontal, d.h. ohne Auslenkung nach oben oder unten. Ein solcher
Verlauf wird insbesondere für empfindliche oder elastische Faserstränge gewählt.
[0022] Der aus der Spreizstation 5 austretende gespreizte bandförmige Faserstrang 2' wird
über die hintere Tänzereinheit 7 der Aufwicklungseinrichtung 8 zugeführt, wo der gespreizte
Faserstrang 2' mit entsprechender Wickelspannung auf eine Spule gewickelt wird. Hierzu
kann die Spule in der Aufwicklungseinrichtung 8 als drehmomentangetriebene Aufwickelspule
ausgestaltet sein.
[0023] Die Fig. 2a, 2b, 2c zeigen unterschiedliche Sonotroden 52', 52", 52"'. Um Beschädigungen
eines Faserstrangs 2 bei der Kontaktierung der Sonotroden 52', 52", 52"' zu verhindern,
kann die jeweilige Kontaktfläche 53', 53", 53" in Bewegungsrichtung des Faserstrangs
2 einen Radius aufweisen, z.B. wie die Kontaktfläche 53" in Fig. 2b gewölbt sein.
Dies ermöglicht das leichte Umschlingen dieser Sonotroden 52" beim Spreizvorgang ohne
dass der Faserstrang 2 bei einem solchen Umschlingen beschädigt werden kann, siehe
Fig. 3b. Auch die Sonotrode 52'" gemäß Fig. 2a besitzt eine gewölbte Kontaktfläche
53"', was zudem den Vorteil hat, dass solche Sonotroden 52'" in einer Spreizeinrichtung
5 ineinander gestellt angeordnet werden können, wie in Fig. 3a gezeigt. Die Fig. 2c
zeigt des Weiteren eine Sonotrode 52', welche am äußeren Rand 54 der Kontaktfläche
53' ebenfalls einen Radius besitzt und in der Mitte eine zurückversetzte Ebene 55.
Bei Verwendung einer solchen Sonotrode 52' in einer Spreizvorrichtung ist der Faserstrang
2 über den Rand 54 gespannt und hat beim Einbringen der Schwingungen durch die gering
zurückversetzte Ebene 55 einen Freiraum zum Schwingen. Eine mögliche Anordnung von
mehreren solcher Sonotroden 52' zeigt Fig. 3c.
[0024] Eine Umschlingung der Sonotroden 52, wie in Fig. 3a, 3b, 3c gezeigt, wird bevorzugt
bei Carbonfasersträngen. Der Faserstrang 2 wird in einem steilen Anstellwinkel der
Kontaktfläche 53', 53", 53'" der Sonotroden 52', 52", 52'" zugeführt. Dies ist auch
möglich, wenn in dem Beispiel von Fig. 1 die erste und dritte Sonotrode 52 gegenüber
der zweiten Sonotrode 52 abgesenkt wird, so dass die Kontaktflächen 53 nicht mehr
in gleicher Höhe angeordnet sind, sondern die erste und dritte Kontaktfläche 53 im
Vergleich zur zweiten Kontaktfläche 53 tiefer positioniert sind.
[0025] Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4. In diesem Beispiel werden mehrere
Faserstränge 2 gleichzeitig aufgespreizt, d.h. in y-Richtung werden mehrere Faserstränge
2 nebeneinander durch die Spreizeinrichtung 5 geführt und mehrere gespreizte, d.h.
in y-Richtung verbreiterte Faserstränge 2' verlassen die Spreizeinrichtung 5. Um aus
diesen mehreren gespreizten Fasersträngen 2' einen einzigen breiten Faserstrang 2'"
zu erzeugen, werden die einzelnen gespreizten Faserstränge 2' einem Lieferwerk 9 zugeführt,
welches die Faserstränge 2' zu einem gemeinsamen Faserstrang 2" zusammenführt. Zusätzlich
kann zur Vereinheitlichung und/oder weiteren Verbreiterung des zusammengeführten Faserstrangs
2" dieser eine weitere Spreizeinrichtung 5' durchlaufen. Derartig erzeugte breite
Faserstränge 2'" können in vorteilhafter Weise zur Herstellung von Gewirken oder Gelegen
eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
[0026]
- 1
- Abwicklungseinrichtung
- 2
- Faserstrang, ungespreizt
- 2'
- Faserstrang, gespreizt
- 2"
- Faserstrang, aus mehreren gespreizten, zusammengeführten Einzelsträngen
- 2"'
- Faserstrang, aus Einzelsträngen vereinheitlicht
- 3
- vordere Tänzereinheit
- 4, 4'
- Umlenkrolle
- 5, 5'
- Spreizstation
- 51
- Ultraschallschwinger
- 52, 52', 52", 52"'
- Sonotrode
- 53, 53', 53", 53'"
- Kontaktfläche
- 54
- Rand
- 55
- Ebene
- 6, 6'
- Umlenkrolle
- 7
- hintere Tänzereinheit
- 8
- Aufwickeleinrichtung
- 9
- Lieferwerk
1. Verfahren zum Spreizen eines Faserstrangs mit einer Anfangsbreite und mit einer Anfangsdicke
zu einem bandförmigen Faserstrang mit größerer Endbreite und mit geringerer Enddicke,
wobei der Faserstrang aus endlosen Multifilamentfasern besteht,
- bei dem der Faserstrang ausgehend von einer Abwicklung hin zu einer Aufwicklung
in Längsrichtung (x-Richtung) bewegt wird,
- wobei der Faserstrang zwischen der Abwicklung und der Aufwicklung eine Spreizstation
durchläuft und bei diesem Durchlauf unter einem einstellbaren Spannungszustand gehalten
wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Faserstrang in der Spreizstation während des Durchlaufs gleichmäßig gespannt
ist,
- dass in der Spreizstation der Faserstrang mindestens eine Sonotrode kontaktiert und mittels
der durch die stirnseitigen Kontaktflächen der Sonotrode von oben und/oder unten (z-Richtung)
in den Faserstrang eingeleiteten Schwingungen dieser Faserstrang quer zur Längsrichtung,
nämlich in seitlicher Richtung (y-Richtung), gleichmäßig verbreitert wird,
- wobei diese Schwingungen eine Frequenz haben, die zwischen 15 kHz und 80 kHz liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Multifilamentfasern des Faserstrangs von einer Schlichte umgeben sind und sich
das Mengenverhältnis von Multifilamentfasern zur Schlichte in dem entstehenden bandförmigen
Faserstrang gegenüber dem ungespreizten Faserstrang nicht ändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Spreizen von Fasersträngen aus zugfesten Fasern diese Fasern in einem Anstellwinkel
einer Kontaktfläche der Sonotrode bzw. der Sonotroden zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang ausgehend von der Abwicklung hin zur Aufwicklung in Faserlängsrichtung
mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/min bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstrang ausgehend von der Abwicklung hin zur Spreizstation und vorzugsweise
bis zur Aufwicklung, kontinuierlich in einer unveränderten Ebene (x-z-Ebene) bewegt
wird, zwar in Faserlängsrichtung nach oben oder unten ausgelenkt wird, aber abgesehen
von der Spreizung keine seitliche Ablenkung quer (y-Richtung) zur Faserlängsrichtung
erfährt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Spreizung entstehende bandförmige Faserstrang eine im Vergleich zur Anfangsbreite
um das mindestens 2-fache, vorzugsweise mindestens 5-fache, größerer Endbreite erhält,
wobei vorzugsweise die Endbreite des bandförmigen Faserstrangs auf einen vorgegebenen
Wert begrenzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrere Faserstränge gleichzeitig gespreizt und zu einem gemeinsamen besonders
breiten gespreizten Faserstrang zusammengeführt werden.
8. Vorrichtung zum Spreizen eines Faserstrangs (2) mit einer Anfangsbreite und mit einer
Anfangsdicke zu einem bandförmigen Faserstrang (2') mit größerer Endbreite und mit
geringerer Enddicke, wobei der Faserstrang (2, 2') aus endlosen Multifilamentfasern
besteht, umfassend
- eine Abwicklungseinrichtung (1) für den eingesetzten Faserstrang (2) zur Abwicklung
in Faserlängsrichtung (x-Richtung),
- eine Spreizstation (5) zum seitlichen (y-Richtung) Aufspreizen des eingesetzten
Faserstrangs (2) in einen bandförmigen Faserstrang (2'),
- eine steuerbare Spanneinrichtung (3, 7) zum gleichmäßigen Spannen des Faserstrangs
(2, 2') in Faserlängsrichtung bei seiner gesamten Bewegung durch die Spreizstation (5) und
- eine Aufwicklungseinrichtung (8) des gespreizten bandförmigen Faserstrangs (2'),
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Spreizstation (5) mindestens eine Sonotrode (52) zur Kontaktierung und Spreizung
des Faserstrangs (2) enthält,
- wobei die Sonotrode (52) über ihre stirnseitige Kontaktfläche (53) Schwingungen
einer Frequenz zwischen 15 kHz und 80 kHz von oben und/oder unten (z-Richtung) in
den Faserstrang (2, 2') einleiten kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (53) der Sonotrode (52) eine Breite besitzt, die größer als die
durch Spreizen erzielbare Endbreite des bandförmigen Faserstrangs (2') ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 Sonotroden (52, 52', 52", 52"') in der Spreizstation (5) vorgesehen
werden, wobei zwei benachbarte Sonotroden (52, 52', 52", 52'") in einem voreingestelltem
Abstand und in einer voreingestellten, unterschiedlichen Ausrichtung zueinander angeordnet
sind, so dass Faserstränge (2) unterschiedlicher Beschaffenheit mit einer anpassbaren
Umschlingung die Sonotroden (52, 52', 52", 52'") kontaktieren können.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Anstellwinkels des Faserstrangs (2, 2') zur Kontaktfläche (53)
der Sonotrode (52) zusätzliche Umlenkrollen (4, 6) vor und hinter der Spreizstation
(5) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Spanneinrichtung zum gleichmäßigen Spannen des Faserstrangs (2, 2')
aus zwei Tänzereinheiten (3, 7) mit mindestens zwei Rollen besteht, wobei eine vordere
Tänzereinheit (3) in Bewegungsrichtung des Faserstrangs (2, 2') vor der Spreizstation
(5) und eine hintere Tänzereinheit (7) in Bewegungsrichtung des Faserstrangs (2, 2')
hinter der Spreizstation (5) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung und Einstellung einer einheitlichen Endbreite des gespreizten bandförmigen
Faserstrangs (2') ein Bandbreitenbegrenzer vorgesehen ist, der in Bewegungsrichtung
des Faserstrangs (2, 2') hinter der Spreizstation (5) angeordnet wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur kontinuierlichen Bewegung des Faserstrangs (2) in einer unveränderten Ebene (x-z-Ebene)
ausgehend von der Abwicklungseinrichtung (1) hin zur Spreizstation (5) die Abwicklungseinrichtung
(1) als drehbare und als quer (y-Richtung) zur Bewegungsrichtung des Faserstrangs
(2) verschiebbare Abwickelspule ausgestaltet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Tänzereinheit (3) die Drehgeschwindigkeit der Abwickelspule regelt und
die Aufwickeleinrichtung (8) als drehmomentangetriebene Aufwickelspule ausgestaltet
ist..
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizeinrichtung (5) so ausgelegt ist, dass mehrere Faserstränge (2) nebeneinander
die Spreizeinrichtung (5) durchlaufen können und zum Zusammenführen der einzelnen
gespreizten Faserstränge (2') zu einem breiten Faserstrangs (2") ein in Bewegungsrichtung
der Faserstränge (2, 2') hinter der Spreizeinrichtung (5) angeordnetes Lieferwerk
(9) und bedarfsweise eine weitere Spreizvorrichtung (5') zur Vereinheitlichung dieses
breiten Faserstrangs (2") vorgesehen ist.
1. Procedure for splaying a strand of fibre with an initial width and initial thickness
into a band-shaped strand of fibre, with a larger end width and reduced end thickness,
whereby, the strand of fibre comprises of continuous multi-filament fibres,
- in which the strand of fibre is moved, emanating from unwinding to winding, in the
longitudinal direction (x-Direction),
- whereby, between unwinding and winding, the strand of fibre passes through a splaying
station and, whilst passing through the station, is retained in a state of tension
which can be adjusted,
characterized in that,
- the strand of fibre is uniformly tensioned whilst passing through the splaying station,
- the strand of fibre contacts a minimum of one sonotrode in the splaying station
and, due to contact with the contact surfaces of the sonotrode on the face, is uniformly
widened from the top and/or bottom (z-Direction) by oscillations induced transversely
into the strand of fibre, namely in the side direction (y-Direction),
- whereby, these oscillations have a frequency of between 15 kHz and 80 kHz.
2. Procedure in accordance with claim 1, characterized in that, the multi-filament fibres of the strand of fibre are surrounded by size and the
ratio of the multi-filament fibres to the size in the ensuing band-shaped strand of
fibre does not change in respect to the strand of fibre not splayed.
3. Procedure in accordance with claim 1 or 2, characterized in that, whilst splaying the strands of fibre made from high-tensile fibres, these fibres
are fed at an angle to a contact surface of the sonotrode and sonotrodes
4. Procedure in accordance with one of the claims 1 to 3, characterized in that, the strand of fibre, emanating from the unwinding to the winding, is moved in the
longitudinal direction of the fibre at a minimum speed of 20 m/min.
5. Procedure in accordance with one of the claims 1 to 4, characterized in that, emanating from the unwinding and proceeding towards the splaying station and preferably
to the winding, the strand of fibre is continuously moved in an unchanged plane (x-z-Plane),
although is deflected upwards or downwards in the longitudinal direction of the fibre,
however, apart from the splaying, does not experience any sideward deflection transverse
(y-Direction) to the longitudinal direction of the fibre.
6. Procedure in accordance with one of the claims 1 to 5, characterized in that, the band-shaped strand of fibre emerging due to splaying attains a larger end width
of minimum twice, preferably five times, that as the initial width, whereby, it is
preferred that the end width of the band-shaped strand of fibre is limited to a specified
value.
7. Procedure in accordance with one of the claims 1 to 6, characterized in that, the multiple strands of fibre are splayed simultaneously and combined to form a
common, particularly wide splayed strand of fibre.
8. Fixture for splaying a strand of fibre (2) with an initial width and initial thickness
into a band-shaped strand of fibre (2'), a larger end width and reduced end thickness,
whereby, the strand of fibre (2, 2') comprises of continuous multi-filament fibres,
including
- an unwinding device (1) for the strand of fibre (2) utilized for unwinding in the
longitudinal direction of the fibre (x-Direction),
- a widening station (5) for splaying the strand of fibre (2) utilized, in a sideward
direction (y-Direction), into a band-shaped strand of fibre (2'),
- a controllable tension device (3, 7) for the uniform tensioning of the strand of
fibre (2, 2') in the longitudinal direction of the fibre, during its complete movement
through the splaying station (5) and
- a winding device (8) for the splayed, band-shaped strand of fibre (2'),
characterized in that
- the splaying station (5) contains a minimum of one sonotrode (52) for contacting
and splaying the strand of fibre (2),
- whereby, the sonotrode (52) can introduce oscillations into the strand of fibre
(2, 2') with a frequency of between 15 kHz and 80 kHz through its contact surface
(53) on the face, from the top and/or bottom (z-Direction).
9. Fixture in accordance with claim 8, characterized in that, the contact surface (53) of the sonotrode (52) has a width which is larger than
the end width of the band-shaped strand of fibre (24) attainable by splaying.
10. Fixture in accordance with claim 8 or 9, characterized in that, a minimum of 2 sonotrodes (52, 52', 52", 52"') are provided in the splaying station
(5), whereby, two adjacent sonotrodes (52, 52', 52", 52'") are arranged to one another
at a predefined distance and at a predefined, different direction, so that strands
of fibre (2) can contact a different characteristic with adaptable looping of the
sonotrodes (52, 52', 52", 52'").
11. Fixture in accordance with one of the claims 8 to 10, characterized in that, in order to set an angle of the strand of fibre (2, 2') to the contact surface (53)
of the sonotrode (52), additional deflector rollers (4, 6) are provided before and
after the splaying station (5).
12. Fixture in accordance with one of the claims 8 to 11, characterized in that, in order for uniform tensioning of the strand of fibre (2, 2'), the controllable
tensioning device comprises of two dancer units (3, 7) with a minimum of two rollers,
whereby, a front dancer unit (3) is provided before the splaying station (5) in the
direction of movement of the strand of fibre (2, 2') and a back dancer unit (7) is
provided after the splaying station (5) in the direction of movement of the strand
of fibre (2, 2').
13. Fixture in accordance with one of the claims 8 to 12, characterized in that, in order for limiting and setting a uniform end width of the splayed band-shaped
strand of fibre (2'), a band width regulator is provided which is arranged after the
splaying station (5) in the direction of movement of the strand of fibre (2, 2').
14. Fixture in accordance with one of the claims 8 to 13, characterized in that, in order to attain continuous movement of the strand of fibre (2) in an unchanged
plane (x-z-Plane), emanating from the direction of unwinding (1) proceeding towards
the splaying station (5) in the direction of winding (1), an adjustable winding spool
is designed so that it can be rotated transverse (y-Direction) to the direction of
movement of the strand of fibre (2).
15. Fixture in accordance with claim 14, characterized in that, the front dancer unit (3) regulates the rotary speed of the winding spool and the
winding device (8) is designed as a winding spool driven by torque.
16. Fixture in accordance with one of the claims 8 to 15, characterized in that, the splaying device (5) is designed so that multiple strands of fibre (2) can pass
through the splaying device (5) adjacent to one another and for merging the individually
splayed strands of fibre (2') into a wide strand of fibre (2"), in order to standardize
this wide strand of fibre (2"), a supply facility (9) is provided and, as required,
another splaying device (5') in the direction of movement of the strands of fibre
(2, 2') after the splaying device (5).
1. Procédé d'expansion d'un faisceau de fibres présentant une largeur initiale et une
épaisseur initiale pour obtenir un faisceau de fibres en forme de ruban d'une plus
grande largeur finale et d'une plus petite épaisseur finale, sachant que le faisceau
de fibres se compose de fibres multifilamentaires sans fin,
- au cours duquel procédé le faisceau de fibres est déplacé dans le sens longitudinal
(sens X) partant d'un déroulement pour aller vers un enroulement,
- sachant que le faisceau de fibres traverse une station d'expansion entre le déroulement
et l'enroulement et qu'au cours de cette traversée il est maintenu dans un état de
tension réglable,
caractérisé en ce que
- le faisceau de fibres est maintenu uniformément tendu pendant son passage dans la
station d'expansion,
- dans la station d'expansion le faisceau de fibres entre en contact avec au moins
une sonotrode et qu'au moyen des vibrations introduites par le haut/ou par le bas
(sens Z) dans le faisceau de fibres par les surfaces de contact de la sonotrode, ce
faisceau de fibres est uniformément élargi transversalement au sens longitudinal,
à savoir en direction des côtés (sens Y),
- sachant que les vibrations ont une fréquence comprise entre 15 kHz et 80 kHz.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres multifilamentaires du faisceau de fibres sont entourées d'un coulis et
que le rapport quantitatif entre les fibres multifilamentaires et le coulis dans le
faisceau de fibres en forme de ruban en train de se former ne change pas comparé au
faisceau de fibres non expansé.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de l'expansion de faisceaux en fibres résistantes en traction, les fibres sont
amenées selon un angle d'attaque contre une surface de contact de la sonotrode ou
des sonotrodes.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le faisceau de fibres partant du déroulement en direction de l'enroulement est déplacé
dans le sens longitudinal des fibres à une vitesse d'au moins 20 m/min.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le faisceau de fibres partant du déroulement en direction de la station d'expansion
et de préférence jusqu'à l'enroulement, est déplacé continuellement selon un plan
inchangé (plan X-Z), qu'il est certes dévié dans le sens longitudinal vers le haut
ou le bas, mais qu'il ne subit hormis l'expansion aucune déviation transversalement
(sens Y) au sens longitudinal de la fibre.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le faisceau de fibres en forme de ruban qui se forme par expansion acquiert une largeur
au moins 2 fois supérieure, de préférence au moins 5 fois supérieure à la largeur
initiale, sachant que de préférence la largeur finale du faisceau de fibres en forme
de ruban est limitée à une valeur spécifiée.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs faisceaux de fibres sont simultanément expansés et réunis en un faisceau
de fibres expansé particulièrement large.
8. Procédé d'expansion d'un faisceau de fibres (2) présentant une largeur initiale et
une épaisseur initiale pour obtenir un faisceau de fibres en forme de ruban (2') d'une
plus grande largeur finale et d'une plus petite épaisseur finale, sachant que le faisceau
de fibres (2, 2') se compose de fibres multifilamentaires sans fin, et comprenant
- un dispositif de déroulement (1) pour le faisceau de fibres (2) mis en oeuvre, destiné
à être déroulé dans le sens longitudinal des fibres (sens X),
- une station d'expansion (5) destinée à expanser latéralement (dans le sens Y) le
faisceau de fibres (2) mis en oeuvre pour obtenir un faisceau de fibres en forme de
ruban (2'),
- un dispositif de tensionnement (3, 7) pilotable pour tendre uniformément le faisceau
de fibres (2, 2') dans le sens longitudinal de la fibre pendant l'ensemble de son
mouvement de traversée de la station d'expansion (5) et
- un dispositif d'enroulement (8) du faisceau de fibres en forme de ruban (2') expansé,
caractérisé en ce que
- la station d'expansion (5) contient au moins une sonotrode (52) pour entrer en contact
avec le faisceau de fibres (2) et pour l'expanser,
- sachant que la sonotrode (52) peut, via sa surface de contact (53) située sur le
côté frontal, introduire par le haut et/ou par le bas (sens Z) des vibrations comprises
entre 15 kHz et 80 kHz dans le faisceau de fibres (2, 2').
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la surface de contact (53) de la sonotrode (52) présente une largeur supérieure à
la largeur finale du faisceau de fibres (24) en forme de ruban pouvant être obtenue
par expansion.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins 2 sonotrodes (52, 52', 52", 52"') sont prévues dans la station d'expansion
(5), sachant que deux sonotrodes voisines (52, 52', 52", 52"') sont disposées mutuellement
espacées d'une distance préréglée et orientées différemment les unes des autres d'une
manière préréglée, de sorte que des faisceaux de fibres (2) présentant des caractéristiques
différentes peuvent selon une boucle adaptable entrer en contact avec les sonotrodes
(52, 52', 52", 52"').
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que pour régler un angle d'attaque du faisceau de fibres (2, 2') par rapport à la surface
de contact (53) de la sonotrode (52), des rouleaux de renvoi (4, 6) supplémentaires
sont prévus en amont et en aval de la station d'expansion (5).
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de tensionnement pilotable permettant de tendre uniformément le faisceau
de fibres (2, 2') se compose de deux unités baladeuses (3, 7) dotées d'au moins deux
rouleaux, sachant qu'une unité baladeuse (3) avant est prévue dans le sens de déplacement
du faisceau de fibres (2, 2') en amont de la station d'expansion (5) et qu'une unité
baladeuse (7) arrière est prévue dans le sens de déplacement du faisceau de fibres
(2, 2') en aval de la station d'expansion (5).
13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que pour limiter et régler le faisceau de fibres expansé en forme de ruban (2') sur une
largeur finale uniforme, un limiteur de largeur de ruban est prévu qui est disposé
dans le sens de déplacement du faisceau de fibres (2, 2') en aval de la station d'expansion
(5).
14. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que pour le mouvement continuel du faisceau de fibre (2) selon un plan inchangé (plan
X-Z), en partant d'un dispositif de déroulement (1) en direction de la station d'expansion
(5), le dispositif de déroulement (1) est configuré en bobine dérouleuse rotative
et déplaçable transversalement (sens Y) au sens de déplacement du faisceau de fibres
(2).
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité baladeuse avant (3) régule la vitesse de rotation de la bobine dérouleuse
et que le dispositif enrouleur (8) est configuré comme bobine enrouleuse entraînée
par le couple.
16. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le dispositif d'expansion (5) est conçu de telle manière que plusieurs faisceaux
de fibres (2) puissent traverser côte-à-côte le dispositif d'expansion (5) et que
pour rassembler les différents faisceaux de fibres expansés (2') en un faisceau de
fibres large (2"), un mécanisme délivreur (9) disposé en aval du dispositif d'expansion
(5) dans le sens de déplacement des faisceaux de fibres (2, 2'), et suivant besoin
un dispositif d'expansion supplémentaire (5'), sont prévus pour uniformiser ce faisceau
de fibres large (2').
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