用于铺展纤维的器械和方法与流程

本发明涉及用于铺展纤维的器械和方法，特别地但不唯一地涉及用于扩大纤维丝束的宽度的铺展器械、和适于扩大纤维丝束的宽度的方法。

背景技术：

纤维丝束包括多个单独的纤维单丝。通过铺展纤维丝束，每单位宽度的纤维丝束的单丝数目减小。以这种方式，每单位宽度的丝束重量减小。这由此允许制造包含多个这样的铺展丝束的轻质织物。

用于铺展单独和多个纤维丝束的器械和方法公开于众多公开物。现将描述这些公开物的实例。

ep1548166公开了纤维丝束铺展机器，其用于将包含多个单丝的捆扎纤维转化为铺展单丝的平带。本发明使用垂直于丝束的连续气流以铺展纤维丝束。

ep2436809公开了铺展纤维捆束的另一种方法，其中空气流将被允许在空气流中弯曲的纤维丝束铺展。

ep0837162公开了复丝铺展丝束片材、以及用于制造该片材的方法和装置。片材通过以下步骤制备：在过量供给条件下将多个纤维丝束从供给装置供应到卷绕装置，和在将纤维丝束在支撑杆上支撑时使纤维丝束经受空气流。

从这些公开物可以清楚看出，当铺展纤维丝束时，重要的是它们的张力减小且尽可能低以使丝束能够有效地铺展。在铺展之后，通常将这些铺展丝束卷绕在卷轴上。但是，卷绕增加铺展丝束中的张力，这使得其铺展宽度减小，因为随着张力增加，纤维丝束塌陷。

技术实现要素：

本发明的目的是消除或者至少缓解该问题和/或概要地提供改善。

根据本发明，提供了如所附权利要求任一项限定的器械和方法。

在本发明的一种实施方式中，提供了纤维丝束铺展器械，其包括：用于供应纤维丝束的纤维供给物；纤维铺展器，其用于铺展纤维丝束的单丝以形成具有增加宽度的铺展丝束；导引构件，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器导向；驱动器，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器驱动；其中驱动器包括纤维所粘附于的可移动接触表面。

在通过暴露于纤维铺展器进行的铺展之后，纤维在不暴露于任何中间加工步骤的情况下与接触表面直接接触，所述中间加工步骤减小铺展丝束的宽度。接触表面稳定化或固定丝束的铺展构造并将丝束相对于纤维铺展器驱动。

器械适于铺展单独丝束，但是器械也可以适于铺展多个丝束。当一个或多个铺展纤维丝束粘附于接触表面时，丝束在其暴露于铺展单元之后宽度不会减小。

在丝束暴露于纤维铺展器之后施加于丝束的任何张力通过其与接触表面的粘附而被除去。以这种方式，本发明使得铺展丝束通过后续步骤例如手扯(handling)和卷绕被加工，而在铺展之后的后续加工步骤过程中丝束的宽度不会减小。

在一种实施方式中，器械适于铺展多个丝束。在该实施方式中，纤维供给物提供多个纤维丝束，且纤维铺展器铺展多个纤维丝束的每一个的单丝以形成片材。片材可以是连续的，或者可以包括分离的间隔的铺展丝束。多个丝束可以从线轴架供应，其中纤维丝束的多个卷轴或线轴置于所述线轴架中。

在进一步的实施方式中，接触表面接触铺展纤维丝束。接触表面驱动铺展丝束通过器械。

在一种优选的实施方式中，接触表面包括胶接表面，其用于将铺展纤维丝束胶接于其表面。胶接表面使一个或多个铺展丝束牢固。

接触表面可以为树脂层的形式。树脂层在与丝束的接触起点之后具有的表面粘性允许铺展纤维丝束粘附于其表面。树脂的表面粘性是树脂的固有性质。树脂的粘性取决于温度。因此，粘性可以通过控制树脂的温度来控制。在本发明的上下文内，与接触表面接触优选在室温发生，树脂在室温的粘性足以使纤维丝束粘附于其表面。

在一种优选的实施方式中，当在表面的移动方向上观察时，纤维丝束从接触起点和接触点下游粘附于树脂层。

以这种方式，一个或多个铺展丝束在暴露于纤维铺展器之后位于树脂层上。因此，形成铺展丝束和树脂集合体。

树脂层的存在使铺展丝束稳定并允许它们暴露于与后续加工步骤(例如浸渍，切条和卷绕)相关联的后续力，而不会使铺展纤维宽度减小或以任何方式扭曲。

树脂层为片材形式并且可以位于脱模层上。脱模层是可移除的以允许树脂层和丝束集合体沉积。

优选地，铺展纤维丝束形成粘附于树脂层的片材。

在本发明的进一步的实施方式中，纤维铺展器包括接触纤维丝束的铺展表面，与铺展丝束的接触表面的接触起点相对铺展表面升高。这确保纤维丝束在显著的接触面积上与接触表面接触，从而确保足够的接触用于将丝束相对于纤维铺展器驱动。接触表面可以在接触起点之后倾斜。这进一步增大表面和丝束之间的接触面积。这可特别用于形成铺展纤维的连续片材的多个铺展丝束。

在另一种实施方式中，器械包括导引构件，导引构件包括多个间隔的导引元件。导引构件在丝束被供应于纤维铺展器时控制丝束的宽度。对于多个丝束，导引构件维持在多个纤维丝束之间的适当间距。

多个间隔的导引元件之间的间距d优选为可调节的。导引构件以相对于丝束的方向的角度β布置，以使丝束暴露于与导引构件之间的间距宽度d和sinβ成正比的孔径w。可以定义为每单位宽度的纤维丝束的单丝数目的密度与d.sinβ成正比。丝束在导引构件之后的宽度为w＝d.sinβ。

在本发明的进一步的实施方式中，导引元件之间的间距d控制一个或多个丝束的铺展单丝在铺展片材上的密度。

铺展单元可以包括用于铺展纤维丝束的任何常规器械，例如描述于ep1548166、ep2436809或ep0837162中的器械，其简要地公开于本申请。

在本发明的另一种实施方式中，器械包括树脂浸渍段。以这种方式，将该器械整合进浸渍机器以从相应的铺展丝束、或从多个铺展丝束制备丝束浸料或预浸料。树脂浸渍段进一步包括用于至少部分浸渍铺置片材的装置，所述装置包括压缩设备、加热设备或前述设备的组合。

再在本发明的另一种实施方式中，提供铺展纤维丝束的方法，其包括提供用于供应纤维丝束的纤维供给物；纤维铺展器，其用于铺展纤维丝束的单丝以形成铺展片材；导引构件，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器导向；驱动器，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器驱动；所述方法进一步包括以下步骤：将纤维丝束从纤维供给物导向到纤维铺展器，和提供纤维粘附接触表面，其中纤维粘附接触表面是可移动的以将丝束在纤维铺展器上驱动。

接触表面确保纤维丝束处于其铺展构造，使得接触表面将铺展纤维丝束稳定。这允许通过在接触表面上施加拉力来将纤维丝束从纤维供给物拉出，该力不会导致纤维丝束的扭曲或宽度减小。

这是相对于铺展纤维丝束的已知方法而言重要的优势，在所述已知方法中铺展丝束由于丝束在铺展之后所暴露于的力而经受扭曲。

优选地，该方法适于铺展多个丝束，铺展丝束形成片材。该方法可以进一步包括浸渍一个或多个丝束的步骤。

附图说明

现在将仅作为实例且参考附图来描述本发明，其中：

图1展示根据本发明一种实施方式的器械的图示；

图2展示根据本发明另一种实施方式的另一器械的图示；和

图3展示根据本发明进一步实施方式的导引构件的图示。

具体实施方式

在图1中显示了铺展器械10，其包括：用于供应纤维丝束12的纤维供给物；纤维铺展器14，其用于铺展纤维丝束12的单丝以形成具有增加宽度的铺展丝束；导引构件16，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器14导向；和，驱动器18，其用于将纤维丝束12相对于纤维铺展器14驱动。驱动器18包括铺展纤维丝束12所粘附于的可移动的纤维粘附接触表面20。

纤维供给物12为安装在线轴架上的线轴的形式，使得其可自由旋转。由此借助于纤维丝束所粘附于的移动接触表面20将纤维丝束驱动和暴露于纤维铺展器14。与接触表面的粘附通过树脂膜实现，所述树脂膜位于为脱模膜的形式的载体或基底上。载体或基底通过传动辊18移动。所得产品24因此是铺展丝束与位于作为基底的脱模膜上的树脂膜相组合的集合体。

首次接触纤维丝束的接触表面相对于纤维铺展器的铺展表面升高。这导致丝束和接触表面之间的牢固接触，并使丝束和接触表面之间能够粘附，使得接触表面可以驱动丝束。如图1中所示，接触表面也是倾斜的，辊22用于将丝束引导至接触表面以确保丝束和接触表面之间的大的接触面积。较大的接触面积有助于树脂层和纤维丝束之间的粘附。

在使用时，将纤维丝束12从线轴供应并通过构件16导引至铺展丝束12的纤维铺展器14。图2展示与图1的器械类似的器械，但是该器械100适于形成树脂层与形成片材的铺展丝束相组合的集合体124。

器械100包括：纤维供给物112，其为具有多个自由旋转的纤维卷轴或线轴的线轴架的形式，用于供应多个纤维丝束；纤维铺展器114，其用于铺展纤维丝束的单丝以形成组合的铺展丝束的铺展丝束片材；导引构件116，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器114导向；驱动器118，其用于将纤维丝束相对于纤维铺展器114驱动。驱动器118包括铺展纤维丝束所粘附于的可移动的纤维粘附接触表面120。

纤维丝束因此粘附于暴露的树脂膜层以形成树脂膜和铺展纤维层的集合体。

与接触表面的粘附通过位于载体或基底上的树脂膜实现。载体或基底通过驱动器118移动。所得产品124因此是铺展丝束与树脂膜相组合的集合体。

首次接触纤维丝束的接触表面相对于纤维铺展器的铺展表面升高，类似于图1的器械。

在使用时，将纤维丝束从装载有多个线轴的线轴架112供应并通过构件116引导至铺展丝束的纤维铺置器114。树脂膜120通过驱动器118驱动。

最后，图3显示导引构件16，116的其它方面，在该图中标记为200。为了清楚，显示导引构件200与单个丝束202。

导引构件200包括多个导引元件204，其以距离d206等距间隔。导引构件200进一步相对于丝束成角度β。该角度将导引元件204的有效间距减小至角度w＝d.sinβ。这导致丝束宽度减小，但是更重要地这也允许控制每单位丝束宽度的密度(单丝数目/mm)，由此当丝束通过铺展单元之上时影响铺展丝束的密度。

导引构件的角度β因此使得能够控制每单位宽度铺展丝束的密度或在多个丝束的情况下的每单位宽度铺展纤维丝束的密度，因为该密度与d.sinβ成正比。

因此提供了用于铺展纤维丝束的器械，其中丝束在其暴露于铺展单元之后的宽度如下固定：它们直接粘附于接触表面，这将丝束相对于铺展单元驱动而无需任何中间方法步骤。器械可以包括浸渍单元以从铺展丝束制造树脂浸渍的纤维增强材料(也称为预浸料)。