CH715759A1 - Hybrid-Garn sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Hybridgarns. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hybridgarn (23) aus zumindest zwei Endlosgarnen (1, 2) sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein erstes Endlosgarn (1) ist ein Multifilament-Garn aus Verstärkungsfasern und ein zweites Endlosgarn (2) ist ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Hybridgarn aus thermoplastischen Fasern und Verstärkungsfasern sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.

[0002] Hybridgarne bei welchen Garne aus thermoplastischen Fasern mit Verstärkungsfasern kombiniert werden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden Garne in Form von Endlosfilamenten beispielsweise aus Polyester, Polyamid oder Polyethylen verwendet. Als Verstärkungsfasern kommen beispielsweise Filamente aus Glasfasern oder Kohlenstofffasern (beispielsweise Aramid) zum Einsatz. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2007 028 373 A1 ein Hybridgarn bei dessen Herstellung die einzelnen Komponenten zusammengeführt und anschliessend durch ein Luft-Texturierverfahren gemischt werden. Dadurch soll eine möglichst homogene Verteilung der einzelnen Filament-Typen erreicht werden. Weiter offenbart die EP 0 599 695 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Hybridroving, bei welchem die verschiedenen Endlosfilamente bahnförmig bündelweise miteinander versponnen werden. Das Vermischen der Verstärkungsfasern und thermoplastischen Fasern wird hier durch eine Venturidüse, welche die Filamente bahnförmig auf die Glasfaser schleudert, realisiert. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Hybridgarns respektive Hybridrovings wird durch die DE 10 2011 010 592 A1 offenbart. Dabei werden aus wenigen Einzelfilamenten der unterschiedlichen Komponenten Einzelrovings gebildet, welche anschliessend in einem weiteren Verfahrensschritt zusammengeführt und zu einem Hybridgarn gebündelt werden.

[0003] Nachteilig an den nach obigen Verfahren hergestellten bekannten Hybridgarnen ist, dass Teile des Verstärkungsgarns in der Herstellung geschädigt und damit geschwächt werden. Die Verbindung der thermoplastischen Garne mit den Verstärkungsfasern zu einem Hybridgarn wird jedoch nur durch den Schädigungen verursachenden Prozessschritt erreicht. Dieser zur Garnbildung notwendige Prozessschritt umfasst beispielsweise eine Texturierung, ein Spinnen oder ein Rollen. Die zur Anwendung kommenden Verstärkungsfasern sind jedoch möglichst fein ausgeführt, wodurch eine mechanische oder strömungstechnische Garnbildung oder Durchmischung eine Schädigung der Verstärkungsfasern und somit des Hybridgarns zur Folge hat.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist es somit ein Hybridgarn sowie dessen Herstellungsverfahren und die dazu notwendige Vorrichtung zu schaffen, welches einen nach der Vereinigung der einzelnen Komponenten zusätzlichen die einzelnen Filamente oder Fasern bewegenden Verfahrensschritt zur Bildung des Hybridgarns vermeidet. Insbesondere ist durch einen Verzicht auf eine verwirbelnde Garnbildung einem Auftreten von Faser- oder Filamentschädigungen entgegenzutreten.

[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hybridgarn und dessen Herstellungsverfahren sowie der Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Zur Lösung der Aufgabe wird ein neuartiges Hybridgarn aus mindestens zwei Endlosgarnen vorgeschlagen, wobei ein erstes Endlosgarn ein Multifilament-Garn aus Verstärkungsfasern und ein zweites Endlosgarn ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern ist. Dadurch dass das zweite Endlosgarn ein gekräuseltes (texturiertes) Garn ist, hat es die Eigenschaft einer unregelmässig ausgebildeten Oberfläche, wobei zusätzlich durch die vorhandene Texturierung (Kräuselung) eine Verschiebung der texturierten Fasern quer zur Faserlaufrichtung möglich ist. Damit ergibt sich durch ein Verpressen der beiden Endlosgarne eine hohe Faserreibung zwischen dem ersten und dem zweiten Endlosgarn, was dazu führt, dass die Filamente der Verstärkungsfasern sich im gekräuselten Garn verhaken und dadurch von diesem gehalten werden. Somit wird eine weitergehende Bearbeitung des Hybridgarns zur Bindung der Verstärkungsfasern an den Kunststoff-Fasern durch beispielsweise eine Verwirbelung unnötig. Die gegenseitige Haftung der Garne welche sich durch die Verwendung eines texturierten Garns ergibt, führt zu einer ausreichenden Stabilität für eine weitere Verarbeitung des Hybridgarns. Zudem legt sich die Kräuselung der thermoplastischen Fasern zumindest teilweise über die Filamente des Verstärkungsgarns woraus sich ein zusätzlicher Schutz der Filamente des Verstärkungsgarns ergibt. Die weitere Verarbeitung kann dabei beispielsweise durch einen Webprozess erfolgen oder das Hybridgarn kann für die Einlage in alle Arten von Vliesen oder Verbundwerkstoffen verwendet werden.

[0006] Vorteilhafterweise ist das erste Endlosgarn ein Multifilament-Garn aus Carbon mit geringer Ondulation. Eine geringe Ondulation ist gegeben, wenn nur ein geringfügiger Anteil der im Endlosgarn vorhandenen Filamente nicht parallel zu einer Garnlaufrichtung angeordnet ist. Quer liegende Filamente können zur Knotenbildung führen und das Endlosgarn schwächen. Neben Carbon als Fasermaterial sind auch andere hochwertige Verstärkungsfasern denkbar, beispielsweise Aramidfasern, Nylonfasern, Glasfasern oder Polymethylmethacrylatfasern. Derartige Endlosgarne sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugterweise besteht das erste Endlosgarn aus 6'000 bis 60'000 Filamenten mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 kg/mm<2>. Besonders bevorzugt besteht das erste Endlosgarn aus 12'000 bis 24'000 Filamenten, diese Anzahl von Filamenten hat sich als besonders geeignet herausgestellt für die Herstellung des Hybridgarns mit dem beschriebenen Verfahren. Dabei sind die Filamente derart angeordnet, dass sich ein bandartiges flaches Endlosgarn ergibt (beispielsweise Torayca T700 des Herstellers Toray). Derartige Endlosgarne sind sehr fein gearbeitet, sodass sich ein spezifisches Gewicht von 400 Gramm bis 8'000 Gramm respektive 800 Gramm bis 1'600 Gramm pro 1'000 Meter ergibt.

[0007] Das zweite Endlosgarn ist vorteilhafterweise aus einem Polyethylen (PE), einem Polypropylen (PP), einem Polyamid (PA), einem Polyester (PES) oder einem Polyaryletherketon (beispielsweise Polyetheretherketon, PEEK) hergestellt und weist einen Titer von 20 bis 500 dtex auf. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen herausgestellt. Bevorzugterweise ist das zweite Endlosgarn ein Coregarn, wobei die ungekräuselte Kernfaser aus dem gleichen Material wie die gekräuselte Umwindefaser ist. Derartige gekräuselte oder texturierte Garne sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und stehen in einem gestreckten Zustand aufgewickelt auf Spulen zur Verfügung. Bewährt hat sich die Herstellung solcher Garne zur Verwendung als zweite Endlosgarne mit einem Luft-Texturierverfahren.

[0008] Um eine gegenseitige Selbsthaftung der beiden Endlosgarne im Hybridgarn zu ermögliche, sind bei einem Hybridgarn mit einem ersten Endlosgarn bestehend aus 12'000 Filamenten bevorzugterweise 10 bis 200 zweite Endlosgarne enthalten. Die exakte Anzahl der zweiten Endlosgarne ist dabei abhängig vom verwendeten Material und der gewählten Garnstärke. Es hat sich jedoch gezeigt, dass weniger als 10 zweite Endlosgarne zu einer derart geringen Verteilung innerhalb des Hybridgarns führen, dass ein einwandfreier Zusammenhalt des Hybridgarns ohne einen weiteren Verarbeitungsschritt wie beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannte Luft-Texturierung nicht gegeben ist. Dies wiederum würde jedoch zu Faserschädigungen und einer Schwächung des Hybridgarns führen.

[0009] Für die Herstellung eines Hybridgarns wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die folgenden Bauteile aufweist: <tb>–<SEP>eine Abspulvorrichtung zum Abwickeln eines ersten Endlosgarns von einer Spule, wobei die Abspulvorrichtung mit einer Bremse versehen ist; <tb>–<SEP>einen Spannungssensor zur Messung der Spannung im ersten Endlosgarn <tb>–<SEP>einen Entlastungs-Spreizer zur Spreizung des in Form eines kompakten Bandes vorhandenen ersten Endlosgarns; <tb>–<SEP>ein erstes Klemmrollenpaar und ein zweites Klemmrollenpaar; <tb>–<SEP>einen zwischen den Klemmrollenpaaren angeordneten Strömungs-Spreizer zur Bildung eines gespreizten ersten Endlosgarns; <tb>–<SEP>eine auf einem Creel angeordnete Vielzahl von Spulen des zweiten Endlosgarns; <tb>–<SEP>einen Kamm zur Bildung einer parallelen Fadenschar aus den zweiten Endlosgarnen; <tb>–<SEP>eine Legewalze zur Ablage des gespreizten ersten Endlosgarns und der Fadenschar des zweiten Endlosgarns, wobei die Fadenschar über das gespreizte Endlosgarn zur Bildung einer Fadenschar des Hybridgarns gelegt wird; <tb>–<SEP>zumindest zwei Umlenkungen, wobei durch eine Anordnung der Umlenkungen eine Umschlingung der Legewalze durch das gespreizte erste Endlosgarn und der Fadenschar des zweiten Endlosgarns um mehr als 30 Winkelgrade gegeben ist; <tb>–<SEP>ein Druckwalzenpaar zum Verpressen der Fadenschar zu einem Hybridgarn und <tb>–<SEP>eine Aufwindevorrichtung für das Hybridgarn zur Bildung einer Spule.

[0010] Das erste Endlosgarn, welches in Form eines auf einer Spule aufgewickelten Bandes vorliegt, wird mit Hilfe des ersten Klemmrollenpaares von der in einer Abspulvorrichtung gehaltenen Spule abgezogen. Dabei durchläuft das erste Endlosgarn nach dem Verlassen der Spule einen Spannungssensor und in der Folge einen Entlastungs-Spreizer und Spreizrollen. Mit Hilfe des Spannungssensors wird die aktuelle Spannung des ersten Endlosgarns gemessen. Die Abspulvorrichtung ist mit einer Bremse ausgerüstet, auf welche eine Steuerung einwirkt und einen vorgegebenen Sollwert für den Garnabzug einstellt. Eine straffe beziehungsweise geregelte Spannung im ersten Endlosgarn ist für einen optimalen Spreizvorgang Voraussetzung. In einem Entlastungs-Spreizer wird eine Verschiebung einer Umlenkrolle in einer Richtung quer zur Transportrichtung der Filamente des ersten Endlosgarns mit geringer Amplitude und hoher Frequenz eingebracht. Dadurch wird das Endlosgarn durch die Umlenkrolle aus dem Transportweg gehoben und es erfolgt in rascher sich wiederholender Aneinanderreihung eine Belastung und Entlastung des Endlosgarns wodurch die einzelnen Filamente des ersten Endlosgarns voneinander gelöst und in die Breite gezogen werden. Zusätzlich wird durch die hohe Frequenz der Bewegung ein unter Umständen auf dem ersten Endlosfilament vorhandener Präparationsfilm oder Schutzlack gelockert, sodass dieser in den nachfolgenden Spreizrollen durch eine Umlenkung mit geringem Radius von den Endlosfilamenten abfällt. Entlastungs-Spreizer wie auch die zur Anwendung kommenden Spreizrollen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden in der Verarbeitung von MultifilamentGarnen breite Anwendung.

[0011] Auf das erste Klemmrollenpaar folgt ein zweites Klemmrollenpaar, wobei zwischen den Klemmrollenpaaren ein Strömungs-Spreizer angeordnet ist. Die beiden Klemmrollenpaare sind motorisch angetrieben und dienen der Abspulung und Förderung des ersten Endlosgarnes. Durch das erste Klemmrollenpaar wird das erste Endlosgarn von der Spule und in der Folge durch den Entlastungs-Spreizer und die Spreizrollen abgezogen. Das zweite Klemmrollenpaar regelt dagegen die Eintauchtiefe der Filamente in den Strömungs-Spreizer. Zwischen dem ersten und dem zweiten Klemmrollenpaar ist der Strömungs-Spreizer angeordnet. Dabei wird das erste Endlosgarn zwischen zwei Stützrollen durch eine Luftströmung gezogen. Die Luftströmung wird in der Regel von oben nach unten durch die Filamente des ersten Endlosgarns geführt. Die Luftströmung wird durch eine Unterdruckquelle erzeugt, welche die durch die Filamente strömende Luft nach unten abzieht. Die Strömung bewirkt dass die Filamente weiter vereinzelt werden und noch anhaftende Bestandteile von Schutzschichten oder Schlichtungen abgesaugt werden. Bei diesem Vorgang werden die Filamente nach unten gezogen. Damit diese nicht zu tief in den Strömungs-Spreizer hineingezogen und dadurch beschädigt werden, werden die Filamente durch das angetriebene zweite Klemmrollenpaar abgezogen. Alternativ kann der Strömungs-Spreizer auch durch einen entsprechenden Sensor ergänzt werden, welcher bei einem zu tiefen oder einem zu geringen Eindringen der Filamente in den Strömungs-Spreizer eine Änderung der Drehzahl des zweiten Klemmrollenpaares bewirkt.

[0012] Weiter ist auf einem Spulengestell, einem sogenannten Creel, eine Vielzahl von Spulen mit dem zweiten Endlosgarn vorgesehen. Die Anzahl der Spulen entspricht dabei der Anzahl an zweiten Endlosgarnen welche zusammen mit dem ersten Endlosgarn das Hybridgarn bilden sollen. Die zweiten Endlosgarne werden von den Spulen abgezogen und über einen Kamm geführt. Durch den Kamm werden die einzelnen zweiten Endlosgarne eng nebeneinander angeordnet und damit eine Fadenschar aus den zweiten Endlosgarnen gebildet. Mit Hilfe des Kamms können die Filamente sehr eng nebeneinander gelegt werden ohne dass sich die einzelnen zweiten Endlosgarne in ihrem weiteren Verlauf kreuzen.

[0013] Im weiteren Verlauf werden das gespreizte erste Endlosgarn und die Fadenschar der zweiten Endlosgarne auf eine Legewalze geführt. Dabei wird die Fadenschar der zweiten Endlosgarne auf die Oberfläche des gespreizten ersten Endlosgarns abgelegt. Die beiden Komponenten weisen dabei die gleiche Geschwindigkeit auf. Die Legewalze ist dabei in der Regel angetrieben. Nach der Legewalze sind zumindest zwei Umlenkungen angeordnet, wobei die erste Umlenkung derart zur Legewalze angeordnet ist, dass sich eine minimale Umschlingung der Legewalze von mehr als 30 Winkelgraden ergibt. Diese Umschlingung der Legewalze durch die aufeinander abgelegten Komponenten des Hybridgarns bewirkt, dass die einzelnen Filamente des ersten und der zweiten Endlosgarne aneinander geschmiegt werden. Die Legewalze und die anschliessenden Umlenkung tragen zur Bildung einer Fadenschar des Hybridgarns bei. Die Umlenkungen können aus sich frei drehenden Rollen, stehenden Führungsstäben oder mit Hilfe von Luftströmungen gebildet werden. Ein Antrieb der Umlenkungen ist dabei nicht zwingend notwendig. Die Vorspannungen mit denen das erste Endlosgarn und die Fadenschar der zweiten Endlosgarne auf die Legewalze abgelegt werden sind aufeinander abgestimmt, sodass sich für die spätere Aufwindung des gebildeten Hybridgarns keine oder nur unwesentliche Verformungen aufgrund der Spannungsverhältnisse ergeben.

[0014] Nach dem Verlassen der zweiten Umlenkung wird die Fadenschar des Hybridgarns in ein Druckwalzenpaar geführt. Das Druckwalzenpaar umfasst eine angetriebene Unterwalze und eine Oberwalze mit einer elastischen Oberfläche. Über einen Aktor wird die Oberwalze gegen die Unterwalze gedrückt. Als Aktor können pneumatische oder hydraulische Druckzylinder verwendet werden. Auch federbelastete oder gewichtsbelastete Aktoren sind denkbar. Der dabei zwischen den Oberwalze und der Unterwalze auf die Fadenschar des Hybridgarns einwirkende Druck ist abhängig von den verwendeten Materialien für das Hybridgarn einzustellen, beträgt jedoch typischerweise 200 bis 500 N/cm<2>. Das Druckwalzenpaar dient einerseits als Förderantrieb der Fadenschar des Hybridgarns wie auch zu Verpressen der eingeführten Fadenschar des Hybridgarns. Durch das Verpressen werden die Endlosfasern des ersten Endlosgarns und die einzelnen zweiten Endlosgarne gegeneinander gedrückt. Durch die Verwendung von texturierten zweiten Endlosgarnen gehen diese eine mechanische Verbindung mit den Filamenten des ersten Endlosgarns ein, die Filamente des ersten Endlosgarns werden durch die texturierte Struktur der zweiten Endlosgarne zwischen diesen praktisch eingeklemmt.

[0015] Nach der Verpressung wird das Hybridgarn in einer Aufwindevorrichtung zu einer Spule aufgewunden. Dabei kommen aus der Spinnereitechnik bekannte Aufwindevorrichtungen zum Einsatz. Vorteilhafterweise ist vor der Aufwindevorrichtung eine Wärmestrecke zur Vernetzung der Endlosgarne vorgesehen. Bei einem Durchlauf durch die Wärmestrecke werden einzelne Filamente der zweiten Endlosgarne, welche bedingt durch die Kräuselung als Einzelfilamente teilweise aus der Garnstruktur herausragen, oberflächlich angeschmolzen. Durch dieses Anschmelzen der Textur kommt es zu einer Verbindung zwischen den zweiten Endlosgarnen und damit zu einer weiter verbesserten Bindung zwischen den Filamenten des ersten Endlosgarns und den zweiten Endlosgarnen.

[0016] Bevorzugterweise ist der Kamm zur Einstellung einer Anordnung der einzelnen zweiten Endlosgarne gegenseitig und in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn verstellbar. Eine gegenseitige Verstellung bezieht sich dabei auf eine Einstellung von einzelnen Kammweiten des Kamms, welche eine ungleichmässige oder in einem bestimmten Muster angeordnete Aufreihung der zweiten Endlosgarne ergibt. Die Fadenschar welche aus den zweiten Endlosgarnen gebildet wird kann in einer gleichmässig mit einem identischen Abstand nebeneinander angeordneten zweiten Endlosgarnen bestehen. Durch eine gegenseitige Verstellung des Kamms können die zweiten Endlosgarne auch mit unterschiedlichen Abständen nebeneinander aufgereiht werden. Eine Verstellung des Kamms in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn bewirkt eine Änderung einer Position des gesamten Kamms. Durch eine Verschiebung der Position des Kamms kann die aus dem zweiten Endlosgarn gebildete Fadenschar variabel auf die Fadenschar des ersten Endlosgarns ausgerichtet werden. Beispielsweise können die am seitlichen Rand angeordneten zweiten Endlosgarne dichter, also mit geringerem Abstand geführt werden als die zentral in der Fadenschar angeordneten zweiten Endlosgarne. Unter der Verstellbarkeit des Kamms ist auch eine einfache Auswechslung des Kamms zu verstehen. Es können so durch die Verwendung verschiedener Kämme und eine entsprechende Einstellung ihrer Position eine Vielfalt von Durchmischungen des ersten mit den zweiten Endlosgarnen erreicht werden.

[0017] Weiter sind vorteilhafterweise zwei Creels vorgesehen zur Belegung des gespreizten ersten Endlosgarns auf der Legewalze mit jeweils einer Fadenschar des zweiten Endlosgarns von einer Ober- und einer Unterseite. Auch beim zweiten Creel werden die einzelnen Endlosgarne von den Spulen durch einen Kamm geführt und parallel angeordnet auf die Legewalze überführt. Durch das Einbringen von zwei Fadenscharen der zweiten Endlosgarne von beiden Seiten an das gespreizte erste Endlosgarn kann das Verhältnis der Anzahl Filamente des ersten Endlosgarns zur Anzahl der zweiten Endlosgarne verkleinert werden. Oder bei einem gleichbleibenden Verhältnis kann ein erstes Endlosgarn mit einer grösseren Anzahl von Filamenten (oder Fibrillen) verwendet werden.

[0018] Um die Spreizung des ersten Endlosgarns zu verbessern oder ein erstes Endlosgarn mit einer höheren Zahl von Filamenten respektive Fibrillen einsetzen zu können sind vorteilhafterweise zwei oder mehr hintereinander geschaltete Strömungs-Spreizer zwischen dem ersten Klemmrollenpaar und dem zweiten Klemmrollenpaar angeordnet.

[0019] In einer Weiterentwicklung der Vorrichtung sind ein Sprühkopf zur Aufbringung eines Additivs und eine nachfolgende Wärmestrecke vor der Aufwindevorrichtung vorgesehen. Als Additive kommen dabei bevorzugterweise Pulver zur Anwendung, welche auf das Hybridgarns aufgesprüht werden. Das verwendete Pulver ist bevorzugterweise aus dem gleichen Material wie die zweiten Endlosgarne und weist eine Korngrösse von 20 µm bis 500 µm auf, bevorzugterweise ist die Korngrösse 100 µm. Es können jedoch auch zu dem Material der zweiten Endlosgarne unterschiedliche Materialien wie beispielsweise Polyester eingesetzt werden. Durch die nachfolgende Erwärmung des mit dem Pulver bestreuten Hybridgarns werden die einzelnen Körner des Pulvers angeschmolzen und mit den Fasern der zweiten Endlosgarne verbacken. Durch diesen Vorgang wird die Anhaftung der Verstärkungsfasern an die Fasern des zweiten Endlosgarns verbessert und für die Verwendung des Hybridgarns in nachfolgenden Verarbeitungsprozessen ein besonders formstabiles Hybridgarn geschaffen.

[0020] Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung von Hybridgarn vorgeschlagen mit den folgenden Verfahrensschritten: <tb>–<SEP>Abwickeln eines ersten Endlosgarns in Form eines Multifilament-Garns aus Verstärkungsfasern von einer Spule, wobei die Garnspannung mit einem Spannungssensor gemessen und über eine Bremse gesteuert wird; <tb>–<SEP>Führen des ersten Endlosgarns über einen Entlastungs-Spreizer und nachfolgende Spreizroller zu einem ersten Klemmrollenpaar; <tb>–<SEP>Nach dem ersten Klemmrollenpaar wird das erste Endlosgarn über einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Strömungs-Spreizer als ein gespreiztes erstes Endlosgarn zu einem zweiten Klemmrollenpaar geführt; <tb>–<SEP>abwickeln des zweiten Endlosgarns von auf einem Creel gelagerten Spulen; <tb>–<SEP>Bildung einer Fadenschar zweiter Endlosgarne über einen Kamm, wodurch die Vielzahl von Endlosgarnen parallel zum Verlauf des gespreizten ersten Endlosgarns ausgerichtet werden; <tb>–<SEP>Verbringen und Übereinanderlegen des gespreizten ersten Endlosgarns und der Fadenschar des zweiten Endlosgarns auf einer Legewalze zur Bildung einer Fadenschar eines Hybridgarns; <tb>–<SEP>Führung der Fadenschar über zumindest zwei Umlenkungen zu einem Druckwalzenpaar; <tb>–<SEP>Verpressen der Fadenschar zwischen dem Druckwalzenpaar zu einem Hybridgarn und <tb>–<SEP>Aufwinden des Hybridgarns in einer Aufwindevorrichtung.

[0021] Bevorzugterweise wird das Hybridgarn nach dem Verpressen und vor dem Aufwinden durch eine Wärmestrecke geführt. Weiter ist es von Vorteil, wenn eine Optimierung einer Vernetzung von erstem Endlosgarn und zweiten Endlosgarnen durch eine Regelung einer Fadenspannung der Fadenschar des zweiten Endlosgarns erfolgt. Da das zweite Endlosgarn aufgrund der Materialwahl oder in der Ausführung eines Coregarns ein mehr oder weniger elastisches Garn ist, kann durch eine entsprechende Spannung des zweiten Endlosgarns die Wirkung der Vernetzung mit den Filamenten des ersten Endlosgarns verändert werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fadenschar nicht derart strak vorgespannt wird, dass dies eine Verformung des Hybridgarns zur Folge hat.

[0022] Bevorzugterweise wird das erste Endlosgarn nach dem Durchlaufen eines ersten Strömungs-Spreizers vor dem Erreichen des zweiten Klemmrollenpaares in einen zweiten Strömungs-Spreizer geführt. Dadurch werden eine Verbesserung sowie eine Vergleichmässigung der Spreizung erreicht.

[0023] Vorteilhafterweise wird das Hybridgarn nach dem Druckwalzenpaar in einem Sprühkopf mit einem Additiv besprüht und durchläuft anschliessend eine Wärmestrecke. Durch die nachfolgende Erwärmung des mit dem Pulver bestreuten Hybridgarns werden die einzelnen Körner des Pulvers angeschmolzen und mit den Fasern der zweiten Endlosgarne verbacken. Durch diesen Vorgang wird die Anhaftung der Verstärkungsfasern an die Fasern des zweiten Endlosgarns verbessert und für die Verwendung des Hybridgarns in nachfolgenden Verarbeitungsprozessen ein besonders formstabiles Hybridgarn geschaffen.

[0024] In einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird auf die Legewalze beidseitig des gespreizten ersten Endlosgarns jeweils eine Fadenschar des zweiten Endlosgarns abgelegt.

[0025] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform erklärt und durch Zeichnungen näher erläutert. <tb><SEP>Figur 1 Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung; <tb><SEP>Figur 2 Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung und <tb><SEP>Figur 3 Schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.

[0026] Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung das Verfahren zur Herstellung des Hybridgarns in einer ersten Ausführungsform. Ein erstes Endlosgarn 1 wird von einer Spule 3 abgewickelt, dabei dreht sich die Spule 3 in Pfeilrichtung. Das erste Endlosgarn 1 welches ein Verstärkungsgarn in Form eines aus einer Vielzahl von Filamenten bestehenden Bandes wird durch einen auf die Spule 3 folgenden Spannungssensor 5 geführt. Durch den Spannungssensor 5 wird die Spannung im ersten Endlosgarn 1 gemessen und über eine Steuerung auf eine Bremse 4 der Spule 3 eingewirkt, sodass das erste Endlosgarn 1 mit einer konstanten Spannung von der Spule 3 abgewickelt wird. In der Folge durchläuft das erste Endlosgarn 1 einen Entlastungs-Spreizer 6 und nachfolgende Spreizrollen 7 und gelangt anschliessend in ein erstes Klemmrollenpaar 8. Das erste Klemmrollenpaar 8 ist das eigentliche Förderorgan, welches das erste Endlosgarn 1 von der Spule 3 abwickelt und durch den Spannungssensor 5, den Entspannungs-Spreizer 6 und die Spreizrollen 7 zieht.

[0027] Über einen Strömungs-Spreizer 10 wird das erste Endlosgarn 1 zu einem zweiten Klemmrollenpaar 9 geführt. Das zweite Klemmenrollenpaar 9 dient dazu die Eintauchtiefe des ersten Endlosgarns 1 in den Strömungs-Spreizer 10 zu bestimmen. Im Strömungs-Spreizer 10 wird das erste Endlosgarn 1 durch einen Luftstrom geführt, welcher mit Hilfe einer Unterdruckquelle 11 erzeugt wird. Der Luftstrom wird dabei von oben nach unten durch das bandförmige erste Endlosgarn 1 geführt. Dies bewirkt, dass die bereits durch den Entlastungs-Spreizer 6 und die Spreizrollen 7 teilweise gespreizte erste Endlosgarn 1 weiter gespreizt wird und in seine Filamente zumindest teilweise vereinzelt wird. Auch werden durch die Anordnung des Luftstromes noch vorhandene Fremdteile oder durch die vorangegangenen Spreizungen aufgebrochene Schutzschichten oder Schlichtungen abgesaugt. Anschliessend an das zweite Klemmrollenpaar 9 wird das nun gespreizte erste Endlosgarn 12 zu einer Legewalze 17 geführt.

[0028] Eine Vielzahl zweiter Endlosgarne 2 werden von einer Vielzahl von Spulen 14, welche in einem sogenannten Creel 13 angeordnet sind, abgezogen und über einen Kamm 15 zu einer Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 geordnet. Die Fadenschar 16 wird anschliessend auf die Legewalze 17 und somit auf das gespreizte erste Endlosgarn 12 respektive auf und neben oder zwischen die Filamente des gespreizten ersten Endlosgarns 12 abgelegt. Auf der Legewalze 17 werden die Filamente des gespreizten ersten Endlosgarns 12 mit der Fadenschar 16 der zweiten Endlosgarne 2 zu einer Fadenschar 19 eines Hybridgarns zusammengelegt. Über zwei auf die Legewalze 17 nachfolgende Umlenkungen 18 wird die Fadenschar 19 des Hybridgarns derart umgelenkt, dass eine minimale Umschlingung der Legewalze 17 erfolgt. Anschliessend erreicht die Fadenschar 19 des Hybridgarns ein Druckwalzenpaar 20. Das Druckwalzenpaar 20 besteht aus einer unteren Druckwalze 21 und einer oberen Druckwalze 22, wobei die obere Druckwalze 22 mit einem Aktor zur Einstellung des Druckes ausgerüstet ist. Durch das Druckwalzenpaar 20 werden die Fadenschar 16 der ersten Endlosgarne 2 sowie das gespreizte zweite Endlosgarn 12 über die Legewalze 17 gezogen. Im Klemmpunkt des Druckwalzenpaares 20 wird aus der Fadenschar 19 des Hybridgarns das eigentliche Hybridgarn 23 gebildet, welches anschliessend in einer Aufwindevorrichtung 24 zu einer Spule 26 aufgewunden wird. Die Spule 26 wird durch einen Antrieb 25 zum Aufwinden des Hybridgarns 23 in Pfeilrichtung gedreht.

[0029] Figur 2 zeigt schematisch eine Darstellung das Verfahren zur Herstellung des Hybridgarns in einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch einen weiteren Verfahrensschritt zur Hybridgarnbildung nach dem Durchlaufen des Druckwalzenpaares 20 und vor der Aufwindevorrichtung 24. Die Bildung der Fadenschar 19 des Hybridgarns ausgehend vom von einer Spule 3 entnommenen ersten Endlosgarn und von den von Spulen 14 entnommenen zweiten Endlosgarnen 2 ist mit der Ausführungsform nach der Figur 1 identisch.

[0030] Nach Verlassen des Druckwalzenpaares 20 wird das Hybridgarn 23 mit einem Additiv 29 besprüht. Das pulverförmige Additiv 29 wird mit einem Sprühkopf 27 auf die Oberfläche des Hybridgarns 23 aufgebracht. Anschliessend wird das Hybridgarn 23 durch eine Wärmestrecke 28 hindurch zur Aufwindevorrichtung 24 geführt. In der Wärmestrecke 28 wird das aufgebrachte Additiv 29 angeschmolzen und bewirkt eine Verbindung der zweiten Endlosgarne 2 innerhalb des Hybridgarns 23. Dadurch wird der Zusammenhalt des Hybridgarns 23 bei einer späteren Weiterverarbeitung verbessert.

[0031] In einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Hybridgarns 23 ist, wie aus der Figur 3 zu erkennen eine weitere Zuführung einer Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 vorgesehen. Das Verfahren zur Herstellung des Hybridgarns 23 in der dritten Ausführungsform ist in der Ausführung der Verfahrensschritte und der Anordnung der einzelnen Vorrichtungen mit der ersten Ausführungsform nach Figur 1 mit Ausnahme des zweiten eingeführten Creels 13 identisch. Durch die Einführung eines zweiten Creels 13 mit darin angeordneten Spulen 14 kann eine zweite Fadenschar 16 der zweiten Endlosgarne 2 über einen zweiten Kamm 15 gebildet und auf die Legewalze 17 aufgebracht werden. Dabei wird diese zweite Fadenschar 16 auf einer der ersten Fadenschar 16 gegenüber liegenden Seite des gespreizten ersten Endlosgarns 12 auf die Legewalze 17 geführt. Damit wird das gespreizte erste Endlosgarn 12 zwischen den beiden Fadenscharen 16 eingebracht. Durch die Einstellung der Kämme 15 kann eine optimale Verteilung der zweiten Endlosgarne 2 über die Breite des gespreizten ersten Endlosgarns 12 erreicht werden.

[0032] Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.

Legende

[0033] 1 Erstes Endlosgarn 2 Zweites Endlosgarn 3 Spule erstes Endlosgarn 4 Bremse 5 Spannungssensor 6 Entlastungs-Spreizer 7 Spreizrollen 8 Erstes Klemmrollenpaar 9 Zweites Klemmrollenpaar 10 Strömungs-Spreizer 11 Unterdruckquelle 12 Gespreiztes erstes Endlosgarn 13 Creel 14 Spule zweites Endlosgarn 15 Kamm 16 Fadenschar zweiter Endlosgarne 17 Legewalze 18 Umlenkung 19 Fadenschar Hybridgarn 20 Druckwalzenpaar 21 Untere Druckwalze 22 Obere Druckwalze 23 Hybridgarn 24 Aufwindevorrichtung 25 Antrieb 26 Spule Hybridgarn 27 Sprühkopf 28 Wärmestrecke 29 Additiv

Claims (19)

1. Hybridgarn (23) aus zumindest zwei Endlosgarnen (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Endlosgarn (1) ein Multifilament-Garn aus Verstärkungsfasern und ein zweites Endlosgarn (2) ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern ist.

2. Hybridgarn (23) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1) ein Multifilament-Garn aus Carbon mit geringer Ondulation ist.

3. Hybridgarn (23) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1) aus 6'000 bis 60'000 Filamenten besteht mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 kg/mm<2>.

4. Hybridgarn (23) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1) ein spezifisches Gewicht von 400 Gramm bis 8'000 Gramm pro 1'000 Meter aufweist.

5. Hybridgarn (23) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Endlosgarn (2) aus einem Polyethylen, einem Polypropylen, einem Polyamid, einem Polyester oder einem Polyaryletherketon hergestellt ist und einen Titer von 20 bis 500 dtex aufweist.

6. Hybridgarn (23) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Endlosgarn (2) ein Coregarn, wobei die ungekräuselte Kernfaser aus dem gleichen Material wie die gekräuselte Umwindefaser ist.

7. Hybridgarn (23) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hybridgarn (23) mit einem ersten Endlosgarn (1) bestehend aus 12'000 Filamenten 10 bis 200 zweite Endlosgarne (2) enthalten sind.

8. Vorrichtung zur Herstellung eines Hybridgarns (23) aus zumindest zwei Endlosgarnen (1, 2) mit – einer Abspulvorrichtung zum Abwickeln eines ersten Endlosgarns (1) von einer Spule (3), wobei die Abspulvorrichtung mit einer Bremse versehen ist; – einem Spannungssensor (5) zur Messung der Spannung im ersten Endlosgarn (1) – einem Entlastungs-Spreizer (6) zur Spreizung des in Form eines kompakten Bandes vorhandenen ersten Endlosgarns (1); – einem ersten Klemmrollenpaar (8) und einem zweiten Klemmrollenpaar (9); – einem zwischen den Klemmrollenpaaren (8, 9) angeordneten Strömungs-Spreizer (10) zur Bildung eines gespreizten ersten Endlosgarns (12); – auf einem Creel (13) angeordneten Vielzahl von Spulen (14) des zweiten Endlosgarns (2); – einem Kamm (15) zur Bildung einer parallelen Fadenschar (16) aus den zweiten Endlosgarnen (2): – einer Legewalze (17) zur Ablage des gespreizten ersten Endlosgarns (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2), wobei die Fadenschar (16) über das gespreizte Endlosgarn (12) zur Bildung einer Fadenschar (19) des Hybridgarns gelegt wird; – zumindest zwei Umlenkungen (18), wobei durch eine Anordnung der Umlenkungen (18) eine Umschlingung der Legewalze (17) durch das gespreizte erste Endlosgarn (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) um mehr als 30 Winkelgrade gegeben ist; – einem Druckwalzenpaar (20) zum Verpressen der Fadenschar (19) zu einem Hybridgarn (23) und – einer Aufwindevorrichtung (24) für das Hybridgarn (23) zur Bildung einer Spule (26).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufwindevorrichtung (24) eine Wärmestrecke (28) zur Vernetzung der Endlosgarne (1, 2) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamm (15) zur Einstellung einer Anordnung der einzelnen zweiten Endlosgarne (2) gegenseitig und in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn (1) verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Creels (13) vorgesehen sind zur Belegung des gespreizten ersten Endlosgarns (12) auf der Legewalze (17) mit jeweils einer Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) von einer Ober- und einer Unterseite.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr hintereinander geschaltete Strömungs-Spreizer (10) zwischen dem ersten Klemmrollenpaar (8) und dem zweiten Klemmrollenpaar (9) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprühkopf (27) zur Aufbringung eines Additivs (29) und eine nachfolgende Wärmestrecke (28) vor der Aufwindevorrichtung (24) vorgesehen sind.

14. Verfahren zur Herstellung von Hybridgarn gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Abwickeln eines ersten Endlosgarns (1) in Form eines Multifilament-Garns aus Verstärkungsfasern von einer Spule (3), wobei die Garnspannung mit einem Spannungssensor (5) gemessen und über eine Bremse (4) gesteuert wird; – Führen des ersten Endlosgarns (1) über einen Entlastungs-Spreizer (6) und nachfolgende Spreizroller (7) zu einem ersten Klemmrollenpaar (8); – Nach dem ersten Klemmrollenpaar (8) wird das erste Endlosgarn (1) über einen an eine Unterdruckquelle (11) angeschlossenen Strömungs-Spreizer (10) als ein gespreiztes erstes Endlosgarn (12) zu einem zweiten Klemmrollenpaar (9) geführt; – abwickeln des zweiten Endlosgarns (2) von auf einem Creel (13) gelagerten Spulen (14); – Bildung einer Fadenschar zweiter Endlosgarne über einen Kamm (15), wodurch die Vielzahl von Endlosgarnen (2) parallel zum Verlauf des gespreizten ersten Endlosgarns (12) ausgerichtet werden; – Verbringen und Übereinanderlegen des gespreizten ersten Endlosgarns (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) auf einer Legewalze (17) zur Bildung einer Fadenschar (19) eines Hybridgarns; – Führung der Fadenschar (19) über zumindest zwei Umlenkungen (18) zu einem Druckwalzenpaar (20); – Verpressen der Fadenschar (19) zwischen dem Druckwalzenpaar (20) zu einem Hybridgarn (23) und – Aufwinden des Hybridgarns (23) in einer Aufwindevorrichtung (24).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (23) nach dem Verpressen und vor dem Aufwinden durch eine Wärmestrecke (28) geführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung einer Vernetzung von erstem Endlosgarn (1) und zweiten Endlosgarnen (2) durch eine Regelung einer Fadenspannung der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1) nach dem Durchlaufen eines ersten Strömungs-Spreizers (10) vor dem Erreichen des zweiten Klemmrollenpaares (9) in einen zweiten Strömungs-Spreizer geführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (23) nach dem Druckwalzenpaar (20) in einem Sprühkopf (27) mit einem Additiv (27) besprüht wird und anschliessend eine Wärmestrecke (28) durchläuft.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Legewalze (17) beidseitig des gespreizten ersten Endlosgarns (12) jeweils eine Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) abgelegt wird.