CZ284629B6

CZ284629B6 - Způsob a zařízení pro výrobu kompozitní nitě

Info

Publication number: CZ284629B6
Application number: CZ932490A
Authority: CZ
Inventors: Giordono Roncato; Dominique Loubinoux; Philippe Boissonnat
Original assignee: Vetrotex France
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1999-01-13
Also published as: NO934036D0; JP3258790B2; PL172570B1; FI935122A; FI101983B1; ES2101979T3; DE69308994D1; HU9303276D0; KR100278248B1; ATE150494T1; TW237412B; EP0599695A1; CN1042556C; FI935122A0; EP0599695B1; US5454846A; FI101983B; SK279989B6; CZ249093A3; FR2698038A1

Abstract

Kontinuální filamenty (5) z termoplastické hmoty jsou směsovány ve formě rouna (10) se svazkem nebo rounem (14) skleněných filamentů (2) tak, že při jejich vnikání do svazku nebo rouna (14) skleněných filamentů (2) je jejich rychlost vyšší, než je rychlost tažení skleněných filamentů (2). Zařízení obsahuje rozvlákňovací matrici (1) pro výrobu skleněných filamentů, rozvlákňovací hlavu (7) pro výrobu termoplastických filamentů, a společné prostředky (3, 16) umožňující sdružování filamentů a tažení kompozitní nitě (6). Rozvlákňovací matrice (7) termoplastické hmoty je přiřazena k tažnému ústrojí (11) s proměnlivou rychlostí bubnového typu a k prostředku (13) zajišťujícímu směsování termoplastických filamentů (5) se skleněnými filamenty (2).ŕ

Description

Způsob a zařízení pro výrobu kompozitní nitě

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro výrobu kompozitní nitě, vytvářené sdružením většího počtu skleněných nekonečných vláken a nekonečných vláken z organické termoplastické hmoty vycházejících z nejméně jedné zvlákňovací hlavy, při kterém jsou jak termoplastická nekonečná vlákna, tak i skleněná nekonečná vlákna uspořádávána do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku a vedou se do místa, kde se nekonečná vlákna obou složek vzájemně kombinují do společného vláknového souboru a dále se společně odtahují a sdružují se do nitě.

Dosavadní stav techniky

Výroba kompozitní nitě, vytvářené sdružováním většího počtu skleněných nekonečných vláken a nekonečných vláken z organické termoplastické hmoty, je popsána v evropském patentovém spisu EP-A-0 367 661. Tento dokument popisuje zařízení obsahující zvlákňovací trysku, z níž jsou vytahována skleněná nekonečná vlákna, a zvlákňovací hlavu, napájenou pod tlakem organickou termoplastickou hmotou, vydávající organická nekonečná vlákna. Tyto dva typy nekonečných vláken mohou být při sdružování ve formě rozprostřených vláknových seskupení, nebo ve formě rozprostřeného vláknového seskupení a nitě. Jedno výhodné provedení, popsané v tomto dokumentu, spočívá v tom, že se obklopují skleněné nekonečná vlákna nebo skleněná nit organickými nekonečnými vlákny při jejich sdružování. Takto vytvořená kompozitní nit má výhodu v tom, že chrání skleněná nekonečná vlákna proti tření na pevných površích, s nimiž kompozitní nit přichází do styku. Naproti tomu toto uspořádání nepodporuje dokonalou homogenizaci směsi obou typů nekonečných vláken. Rez kompozitní nití totiž ukazuje pro každý typ nekonečných vláken pásma s výhradním uložením vláken z jedné ze složek, což může být pro četné aplikace požadovaný způsob sdružování pro určitá použití.

Tyto kompozitní nitě kromě toho vykazují zvlnění. Toto zvlnění je libovolné, když jsou nitě vyráběny ve formě cívek, neboť cívky vytvářejí zvlnění na celém jejich obvodu. Toto zvlnění kompozitní nitě vyplývá ze smršťovacího jevu organických nekonečných vláken, který vyvolává zvlnění skleněných nekonečných vláken. Tento jev se vyznačuje řadou nevýhod. Především vyžaduje tlusté manžety pro vytváření cívek, aby snesly sevření vyvolávané kompozitní nití. Navíc se odvíjení cívky stává velmi choulostivé vzhledem ke změnám geometrie. Toto předkládání nitě může být výhodné například když nit vstupuje do struktury tkaniny, která bude sloužit posléze jako výztuž zakřiveného výrobku. Ohebnost nitě, udělovaná současně schopností organických nekonečných vláken se deformovat, a zvlněním skleněných nekonečných vláken, podporuje ukládání do formy. Naopak pro výrobu kompozitních nití určených pro výrobu rovinných dílů vyztužených v jednom směru takové předkládání je nevýhodou. Protože nekonečná vlákna nejsou vyrovnané v řadě v konečném kompozitu, jejich výztužná schopnost v určeném směruje snížena.

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob výroby kompozitní nitě, která by nevykazovala žádné zvlnění při její tvorbě a která by zůstávala v čase stálá.

Podstata vynálezu

Uvedený problém vyplývající ze smršťování termoplastických nekonečných vláken vnitru kompozitní nitě, obsahující skleněná nekonečná vlákna, je podle vynálezu řešen způsobem výroby kompozitní nitě vytvořené sdružením skleněných nekonečných vláken, vycházejících ze zvlákňovací trysky, a nekonečných vláken z organické termoplastické hmoty, vycházejících

- 1 CZ 284629 B6 z nejméně jedné zvlákňovací hlavy, při kterém jsou jak termoplastická nekonečná vlákna, tak i skleněná nekonečná vlákna uspořádávána do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku a vedou se do místa, kde se nekonečná vlákna obou složek vzájemně kombinují do společného vláknového souboru a dále se společně odtahují a sdružují se do nitě, jehož podstatou je, že termoplastická nekonečná vlákna jsou uspořádávána do plochého rozprostřeného vláknového seskupení ajsou zaváděna ze strany do styku se svazkem nebo rozprostřeným vláknovým seskupením skleněných nekonečných vláken, přičemž v místě vstupu do vzájemného styku se mění směr jejich vedení a termoplastická nekonečná vlákna se směšují se skleněnými nekonečnými vlákny do kompozitního vláknového souboru, v němž jsou dále společně odtahována se skleněnými vlákny a sdružují se do kompozitní nitě, přičemž rychlost termoplastických nekonečných vláken při jejich vnikání do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku skleněných nekonečných vláken je větší, než je rychlost postupu skleněných nekonečných vláken při vzniku vzájemného styku, a termoplastická nekonečná vlákna jsou tak zaváděna do výsledného vláknového souboru s přebytkem délky vůči skleněným nekonečným vláknům.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu se termoplastická nekonečná vlákna zavádějí do výsledného vláknového souboru s přebytkem délky ke kompenzaci smrštění termoplastických nekonečných vláken v hotové kompozitní niti.

Podle dalšího znaku vynálezu se termoplastická nekonečná vlákna směšují s rozprostřeným vláknovým seskupením nebo svazkem skleněných nekonečných vláken před povlékáním kompozitního vláknového souboru preparačním prostředkem.

Tento způsob dovoluje získat v prvním okamžiku vzájemné zachycení zvlněných termoplastických nekonečných vláken uprostřed skleněných nekonečných vláken. Tento jev je dostatečně rychlý, aby byl dokončen před navíjením kompozitní nitě na nosič.

Rozdíl vytvořený mezi rychlostí organických nekonečných vláken a rychlostí tažení skleněných nekonečných vláken závisí zejména na povaze použitého termoplastického materiálu a na průměru organických nekonečných vláken. Zpravidla je rozdíl určován tak, aby tento efekt smrštění kompenzoval počáteční přebytek délky organických nekonečných vláken vzhledem ke skleněným nekonečným vláknům. Od okamžiku, kdy jsou všechna nekonečná vlákna tvořící kompozitní nit dokonale vzájemně vyřízena ve chvíli navíjení na cívku, získaná cívka již nevykazuje žádný z dosud obvyklých nedostatků. Není tak již nutné používat tlusté manžety, které musely snášet tlaky vyplývající z příležitostného svírání při smršťování, ale mohou být používány obyčejné manžety, které je možné sejmout po vytvoření cívek, z nichž se tak stanou klubka. Toto je zajímavé z toho důvodu, že je možné používat kompozitních nití s odvíjením jak vnitřkem, tak i vnějškem.

Je rovněž možné v tomto případě tyto manžety používat vícekrát, což znamená úspory.

Další výhodou tohoto způsobu je zajištění stejnorodosti kompozitní nitě, která je vyšší, než stejnorodost získaná způsoby spočívající ve vytahování skleněných vláken nebo rozprostřeného vláknového seskupení skleněných nekonečných vláken, obklopovaného termoplastickými nekonečnými vlákny.

Při první variantě vynálezu se směšování termoplastických nekonečných vláken se skleněnými nekonečnými vlákny děje mezi základnou zvlákňovací trysky a povlékacím válcem preparačního prostředku. Sdružování termoplastických a skleněných nekonečných vláken se tak děje v objemu vymezovaném svazkem skleněných nekonečných vláken a zajišťuje tak výbornou homogenizaci.

Ve druhé variantě vynálezu se směšují termoplastická nekonečná vlákna se skleněnými nekonečná vlákna na čáře dotyku skleněných nekonečných vláken na povlékacím válci. Tato čára

-2 — dotyku odpovídá povrchové přímce povlékacího válce, přes níž procházejí skleněná nekonečná vlákna a kde je na ně nanášen preparační prostředek.

Podle třetí varianty vynálezu se termoplastická nekonečná vlákna směšují s rozprostřeným vláknovým seskupením skleněných nekonečných vláken za povlékacím válcem ve směru postupu výroby. Tato skleněná nekonečná vlákna se tedy rozprostírají již nikoliv ve formě objemového tělesa, ale ve formě rovinného rozprostřeného vláknového seskupení. Tento typ sdružování dovoluje rovněž velmi dobrou homogenizaci a dovoluje rovněž vyloučit veškeré riziko poškození skleněných nekonečných vláken při vrhání nekonečných vláken z organické hmoty.

Může být někdy zajímavé seřídit rychlost organických nekonečných vláken na takovou hodnotu, že nadměrná délka vzhledem ke skleněným nekonečným vláknům není zcela kompenzována smrštěním. Je tak možné získat kompozitní nitě, jejichž skleněná a organická nekonečná vlákna jsou lineární, nebo kompozitní nitě, jejichž skleněná nekonečná vlákna jsou lineární a termoplastická nekonečná vlákna jsou proměnlivě zvlněná. Je tak možné získat nit více či méně objemnou, která může být používána zejména pro výrobu tkanin.

Podle výhodného provedení vynálezu se rychlost termoplastických nekonečných vláken stanovuje tak, aby se získal požadovaný objem kompozitní nitě.

V souvislosti s popsanými znaky způsobu podle vynálezu je vhodné vysvětlit některé pojmy, platné pro celý text spisu.

Pod pojmem nekonečné vlákno (filament) se rozumí textilní vlákno o velké délce, která se považuje ve smyslu ČSN ISO 8159 za nepřetržitou.

Pod pojmem preparační prostředek se rozumí prostředek pro povrchové povlékání nekonečných vláken, který se nanáší na jejich povrch pro to, aby jim dodal jako pojivo vzájemnou lepivost, a aby jim poskytl další požadované vlastnosti, zejména pro jejich maštění a jejich povrchovou ochranu pro zabránění otěru jak ve zvlhčeném stavu při tažení a sdružování, tak i za sucha při jejich vpravování do finálního výrobku nebo při použití, pro zvýšení slučitelnosti s prostředím, v němž bude nit používána, apod.

Pod pojmem rozprostřené vláknové seskupení se rozumí soubor nekonečných vláken, která jsou plynule vytahována z množiny otvorů zvlákňovací trysky ve formě svazku, který se posléze rozprostírá do protáhlého tvaru mající jednu nebo více vrstev nekonečných vláken, a který vychází z výchozí linie, kde je svazek přeměňován na rozprostřené seskupení vláken, které sahá až do vrcholu odpovídajícího bodu, kde jsou nekonečná vlákna shromažďována do jediné nitě. Rozprostřené vláknové seskupení může mít přes svůj protáhlý tvar objem nebo tloušťku, soustřeďující se do bodu shromažďování do nitě.

Vynález se rovněž vztahuje na zařízení pro provádění uvedeného způsobu. Zařízení pro výrobu kompozitní nitě tvořené sdružováním skleněných nekonečných vláken a nekonečných vláken, obsahující jednak nejméně jednu zvlákňovací trysku napájenou sklem, jejíž dolní plocha je opatřena množinou otvorů, za níž je, ve směru postupu vláken, umístěno povlékací ústrojí pro povlékání preparačním prostředkem, ajednak nejméně jednu zvlákňovací hlavu, napájenou roztavenou termoplastickou hmotou, jejíž dolní plocha je opatřena množinou otvorů, a společné prostředky pro zvlákňovací trysku a zvlákňovací hlavu, umožňující sdružování a odtahování kompozitní nitě, se vyznačuje podle vynálezu tím, že mezi zvlákňovací tryskou termoplastické hmoty a dráhou vedení rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku skleněných vláken je umístěno průtažné (protahovací, dloužící) ústrojí válcového typu poháněné proměnlivou rychlostí, na jehož výstupu je umístěno zaváděcí ústrojí termoplastických nekonečných vláken, obsahující směrovací úsek, a dále vychylovací prostředek termoplastických nekonečných vláken v dráze skleněných nekonečných vláken.

-3CZ 284629 B6

Vychylovací prostředek může být tvořen vychylovačem umístěným za dráhou skleněných nekonečných vláken. Podle jiného provedení je vychylovací prostředek tvořen povlékacím válcem pro nanášení preparačního prostředku a pro vedení skleněných nekonečných vláken, na jehož povrchovou přímku je orientován směrovací úsek.

Zaváděcí ústrojí termoplastických nekonečných vláken může obsahovat Venturiho zařízení, jehož výstupní rovina pro vedení jednotlivých termoplastických nekonečných vláken rozprostřeného vláknového seskupení, směrovaných a vedených na vychylovací prostředek, vymezuje směrovací úsek.

Alternativně může být podle dalšího provedení zařízení podle vynálezu vychylovací prostředek tvořen samostatným vodicím a přítlačným válcem, zabírajícím do dráhy společného vedení kompozitního vláknového souboru, přičemž vodicí a přítlačný válec, na nějž je veden výstup zaváděcího ústrojí termoplastických nekonečných vláken, současně vymezuje spolu s vodicím válcem zaváděcího ústrojí termoplastických nekonečných vláken jeho směrovací úsek.

Mezi zvlákňovací hlavou a válcovým průtažným ústrojím může být podle dalšího znaku vynálezu umístěn vychylovací válec.

S výhodou využívá prostředek umožňující směšování termoplastických nekonečných vláken se skleněnými nekonečnými vlákny vlákna zařízení, vlastnosti tekutin, kterými mohou být kapaliny nebo plyny, jako je vzduch, pulzující nebo stlačený. Jak bylo uvedeno, může se jednat například o Venturiho zařízení, jehož úkolem je pouze vrhat termoplastická nekonečná vlákna tak, že je jim dodávána přiměřená orientace a prostorové rozdělení.

Takto popsaná zařízení umožňují vytváření kompozitních nití ze skleněných nekonečných vláken a termoplastických nekonečných vláken, přičemž tato termoplastická nekonečná vlákna přicházejí na místo setkání se skleněnými nekonečnými vlákny rychlostí větší, než je rychlost tažení kompozitní nitě.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. Ia a lb schematická znázornění zařízení podle vynálezu, obr. 2 schematické znázornění druhého provedení, obr. 3 schematické znázornění třetího provedení vynálezu a obr. 4a, 4b a 4c schematické řezy kompozitními nitěmi získanými podle vynálezu a podle postupů dle známého stavu techniky.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. Ia je schematicky znázorněno úplné zařízení podle vynálezu. Zařízení obsahuje zvlákňovací trysku 1, napájenou sklem buď z předřazené pece, která dopravuje roztavené sklo až na její vrchol, nebo násypkou obsahující studené sklo, například ve formě kuliček, které padá pouhou vlastní tíží. Podle jednoho nebo druhého z těchto napájení je zvlákňovací tryska 1 obvykle ze slitiny paladia a rhodia a je elektricky odporově vyhřívána Joulovým teplem tak, že přetavuje sklo nebo ho udržuje na zvýšené teplotě. Roztavené sklo tedy vytéká ve formě množiny primárních vláknových útvarů (praménků), z nichž se vytahuje svazek nekonečných vláken 2, pomocí neznázoměného zařízení, které rovněž dovoluje vytvářet cívku 3, o níž bude hovořeno dále. Tyto nekonečná vlákna 2 přicházejí potom na povlékací válec 4, který ukládá na skleněná nekonečná vlákna apretační neboli preparační látku. Tato preparační látka (preparační prostředek) může obsahovat složky, nebo jejich deriváty, tvořící termoplastická nekonečná

-4CZ 284629 B6 vlákna 5, které se budou sdružovat se skleněnými nekonečnými vlákny pro vytváření kompozitní nitě 6.

Na obr. la je rovněž schematicky znázorněna výtlačná zvlákňovací hlava 7, z níž jsou vytlačována termoplastická nekonečná vlákna 5. Výtlačná zvlákňovací hlava 7 může být napájena termoplastickým materiálem uloženým například ve formě granulí, který se taví a poté vytéká pod tlakem množinou otvorů umístěných pod zvlákňovací hlavou 7, pro vytváření nekonečných vláken 5 vytahováním a ochlazováním. Chlazení nekonečných vláken 5 se děje nucenou konvekcí prostřednictvím klimatizačního zařízení 8 ve tvaru přizpůsobeném tvaru zvlákňovací hlavy 7, a které vytváří laminámí proudění vzduchu kolmo na nekonečná vlákna. Chladicí vzduch má průtočné množství, teplotu a hygrometrii, které jsou udržovány konstantní.

Nekonečná vlákna 5 potom přicházejí na vychylovací válec 9, který dovoluje jednak je shromažďovat ve formě rozprostřeného vláknového seskupení 10 ajednak vychylovat jejich dráhu. Je tak možné uložit zvlákňovací trysku 1 a výtlačnou zvlákňovací hlavu 7 na stejné úrovni, a tedy moci vytvářet kompozitní nitě na zařízeních, kde až dosud byly vyráběny pouze skleněné nitě, aniž by bylo zapotřebí velkých změn kromě instalace polohy pro zvlákňování termoplastické hmoty. Již navrhovaná zařízení pro výrobu kompozitních nití totiž zpravidla vyžadují přívod nitě nebo rozprostřeného vláknového seskupení skleněných vláken nad zvlákňovací hlavou pro termoplastickou hmotu a tedy instalaci zvlákňovací trysky na sklo na vyšší úrovni. To zpravidla vede k celkové změně konstrukcí.

Po průchodu okolo vychylovacího válce 9 přichází rozprostřené vláknové seskupení 10 termoplastických nekonečných vláken na válečkové válcové průtažné (dloužící) ústrojí 11, tvořené například třemi válečky. Tyto válečky se mohou otáčet stejnou rychlostí, nebo naopak různými rychlostmi, takže ve směru posunu termoplastických nekonečných vláken dochází ke zrychlení. Toho válcové průtažné ústrojí 11 má za úkol protahovat (dloužit) nekonečná vlákna 5 a rovněž udělovat určenou rychlost rozprostřenému vláknovému seskupení JO. Dovoluje také zajistit oddělení mezi vytahovacím napětím a navíjecím napětím do cívky u termoplastických nekonečných vláken 5. Je rovněž možné velmi snadno měnit rychlost bubnů tak, že se přesně nastavuje rychlost vrhání termoplastické hmoty do skleněného rozprostřeného vláknového seskupení 14.

Rozprostřené vláknové seskupení 10 je potom vedeno přes vychylovací válec 12 na zaváděcí ústrojí A, obsahující Venturiho zařízení J3. Toto Venturiho zařízení 13 zajišťuje orientaci a vrhání termoplastických nekonečných vláken ve formě rozprostřeného vláknového seskupení 10 ve směrovacím úseku B zaváděcího ústrojí A do rozprostřeného vláknového seskupení 14 skleněných nekonečných vláken, vycházejících ze zvlákňovací trysky J. Venturiho zařízení 13 zajišťuje pouze vrhání termoplastického rozprostřeného vláknového seskupení 10 do rozprostřeného vláknového seskupení 14 skleněných nekonečných vláken, opatřených již preparační látkou, při udržování termoplastických nekonečných vláken ojednocených. Naproti tomu neuděluje Venturiho zařízení rozprostřenému vláknovému seskupení 10 žádnou přídavnou rychlost, takže na rozprostřené vláknové seskupení skleněných nekonečných vláken je vrháno minimum stlačeného vzduchu. Rizika poruch v rozprostřeném vláknovém seskupení skleněných nekonečných vláken, vyplývající ze zavádění stlačeného vzduchu mimo vrhání termoplastických nekonečných vláken, jsou tak maximálně snížena.

Proti Venturiho zařízení 13 a tedy dráze vedení termoplastických nekonečných vláken je umístěn vychylovací prostředek C, například vychylovač 15 vhodného tvaru, jako deska. Vychylovač 15 vychylovacího prostředku C, který je umístěn za rozprostřeným vláknovým seskupením 14 skleněných nekonečných vláken, dovoluje omezovat průchod termoplastických nekonečných vláken v rozprostřeném vláknovém seskupení 14 skleněných nekonečných vláken. Při vzájemném pronikání nekonečných vláken jsou rizika poškození nebo přetržení skleněných nekonečných vláken omezena vzhledem k malé hmotnosti termoplastických nekonečných vláken.

-5CZ 284629 B6

Po tomto vzájemném průniku jsou termoplastická nekonečná vlákna přirozeně unášena ve směru rozprostřeného vláknového seskupení skleněných nekonečných vláken, účinkem vtahovaného sestupujícího vzduchu, gravitací, sevřením mezi skleněnými nekonečnými vlákny, ovinutím, kříženími a třeními mezi oběma typy nekonečných vláken.

Je možné toto zařízení poněkud obměňovat vřazením vodícího válce 27, eventuelně hnaného, a přídavného vodícího a přítlačného válce 17. Takto obměněné zařízení je znázorněno na obr. Ib. Termoplastická nekonečná vlákna jsou tedy míšena se skleněnými nekonečnými vlákny tak, že spojení obou rozprostřených vláknových seskupení nastává na povrchové přímce vodícího a přítlačného válce 17 vychylovacího prostředku C. Na tomto obr. Ib jsou termoplastická nekonečná vlákna míšena se skleněnými nekonečnými vlákny podle jiného postupu, spočívajícího ve vedení termoplastických nekonečných vláken mezi vodicím válcem 27 a přítlačným válcem 17, kde dochází k míšení se skleněnými nekonečnými vlákny. Tento způsob vedení má výhodu v tom, že velmi dobře určuje geometrii rozprostřeného vláknového seskupení termoplastických nekonečných vláken a dovoluje tedy získat velmi homogenní směs se skleněnými nekonečnými vlákny.

Soubor skleněných a termoplastických nekonečných vláken přichází potom do zařízení 16, které dovoluje shromažďování těchto nekonečných vláken pro vytváření kompozitní nitě 6. Tato kompozitní nit 6 je pak bezprostředně uváděna do tvaru cívky 3 neznázoměným zařízením, které dovoluje tažení skleněných nekonečných vláken při dané lineární rychlosti, udržované konstantní pro zajišťování požadované liniové hmotnosti.

Podle vynálezu je rychlost udělovaná rozprostřenému vláknovému seskupení 10 válcovým průtažným (dloužícím) ústrojím 11 vyšší, než je rychlost udělovaná odtahovacím ústrojím skleněným nekonečným vláknům. Při vzájemném pronikání nekonečných vláken tak přicházejí termoplastická nekonečná vlákna s rychlostí vyšší, než je rychlost skleněných nekonečných vláken. Zařízení podle vynálezu dovoluje tak zajišťovat nadměrné odtahování a odpovídající přeplňování termoplastických nekonečných vláken v okamžiku jejich míšení se skleněnými nekonečnými vlákny. Získaná kompozitní nit 6 se tedy z počátku skládá z lineárních skleněných nekonečných vláken a termoplastických nekonečných vláken, vykazujících zvlnění. Amplituda těchto zvlnění je funkcí zvýšené rychlosti udělované termoplastickým nekonečným vláknům, tj. rozdílu rychlostí mezi rychlostí průtažného ústrojí 11 a rychlostí odtahování ústrojí tvořícího návin 3.

Čím je tento rozdíl rychlostí vyšší, tím je amplituda zvlnění, která vykazují termoplastické nekonečná vlákna větší. Je tak možné, při znalosti povahy termoplastické hmoty a tedy jejího smrštění, určit tento rozdíl tak, aby se získala kompozitní nit 6 obsahující po smrštění soubor lineárních nekonečných vláken. Je také možné určit tento rozdíl tak, aby se získala kompozitní nit 6 s velkou výplňovou schopností, která obsahuje ještě po smrštění zvlněná termoplastická nekonečná vlákna. Tento poslední typ kompozitní nitě je zajímavý u některých použití při tkaní, neboť přináší tloušťku tkaniny.

Tento postup vede tedy k tvorbě návinů kompozitních nití, které už nevykazují v protikladu k cívkám až dosud získávaným zvlnění vyplývajících z přítomnosti skleněných nekonečných vláken a které mohou být odvíjeny bez problémů. Protože se cívky již nedeformují, je rovněž možné sejmout manžetu, která může tedy být znovu použita, a vyprazdňovat je vnitřkem. Kromě toho zůstávají skleněná nekonečná vlákna lineární a mohou hrát plně svoji roli jednosměrné výztuže, když je požadován ve výrobcích realizovaných z těchto kompozitních nití.

Ve schématech znázorněných na obr. la a lb jsou termoplastické nekonečná vlákna směšovány se skleněnými nekonečnými vlákny, která již byla opatřena povlakem preparačního materiálu a shromážděny do tvaru rozprostřeného vláknového seskupení. Jiné možné provedení, znázorněné na obr. 2, spočívá ve vrhání termoplastických nekonečných vláken na skleněná

6CZ 284629 B6 nekonečná vlákna mezi zvlákňovací tryskou a povlékacím válcem. Za tímto účelem jsou válec

12. Venturiho zařízení 13 a vychylovač 15, neznázoměné na tomto obrázku, uloženy odchylně od obr. la. Podle tohoto druhého uspořádání je rozprostřené vláknové seskupení 18 termoplastických nekonečných vláken vrháno do svazku skleněných nekonečných vláken 19 tak, že již nevymezuje plochu, jako v předchozím případě, ale objem. Toto zařízení tedy již nedovoluje směšování rozprostřeného vláknového seskupení s rozprostřeným vláknovým seskupením, ale rozprostřeného vláknového seskupení s objemem, což vede k homogenizaci, která může být vyšší, než v předchozím případě. Naproti tomu může vrhání termoplastických nekonečných vláken na skleněná vlákna před tím, než tato vlákna byla opatřena povlakem preparačního materiálu, zvýšit rizika lámání nebo přetržení. Směs nekonečných vláken potom přichází na povlékací válec 20, kde dochází k povlečení souboru preparačním roztokem. Po přechodu na válec 20 je soubor nekonečných vláken ve formě rozprostřeného vláknového seskupení 21, které potom přechází na neznázoměné zařízení pro shromažďování nekonečných vláken do kompozitní nitě, která je navíjena do cívky na rovněž neznázoměný odtahovač.

Obr. 3 znázorňuje zařízení dovolující sdružování v mezilehlé oblasti, tj. ve formě povlékacího válce 22 pro nanášení preparačního prostředku, na jehož povrchovou přímku je orientován směrovací úsek B zaváděcího ústrojí A s vláknovým seskupením 23 termoplastických vláken, přičemž tento povlékací válec 22 v daném provedení současně tvoří vychylovací prostředek C. Shromažďování rozprostřeného vláknového seskupení 23 termoplastických nekonečných vláken se skleněnými nekonečnými vlákny 24 se děje na povrchové přímce povlékacího válce 22 v okamžiku, kdy skleněná nekonečná vlákna 24 zaujímají tvar rozprostřeného vláknového seskupení. Toto zařízení dovoluje vylučovat rizika přetržení při zavádění do svazku nekonečných vláken a optimalizuje homogenizaci vzájemného zachycení a vnikání nekonečných vláken při míšení termoplastických nekonečných vláken se skleněným rozprostřeným vláknovým seskupením. Rozprostřené vláknové seskupení skleněných nekonečných vláken, které se sbíhá do bodu shromažďování, má svou největší šířku během jeho tvorby, tj. na povlékacím válci 22. Tato větší šířka, která odpovídá větším intervalům mezi dvěma skleněnými nekonečná vlákna, zajišťuje co nestejnorodější možné míšení nekonečných vláken při zavádění termoplastických nekonečných vláken. Tento tvar dovoluje předpokládat míšení nekonečných vláken zaváděním termoplastických nekonečných vláken například pomocí Venturiho zařízení nebo vedením pomocí vodícího válce. Vylučuje rovněž použití směrového vychylovače, protože jeho role může převzít zařízení obklopující povlékací válec.

Na obr. 4a, b, c jsou schematicky znázorněny příčné řezy kompozitních nití získaných různými způsoby. Obr. 4a je řez nití získanou podle vynálezu. Je možné pozorovat stejnorodé rozdělení termoplastických nekonečných vláken 25 a skleněných nekonečných vláken 26. Dobrá stejnorodost kompozitní nitě vede k lepší kohezi kompozitní nitě. Obr. 4b a 4c znázorňují příčné řezy kompozitními nitěmi, získané jinými způsoby, jako je použití prstencové výtlačné hlavy termoplastických nekonečných vláken, a to buď sdružováním niti s rozprostřeným vláknovým seskupením (obr. 4b), nebo rozprostřeného vláknového seskupení s rozprostřeným vláknovým seskupením (obr. 4c). V těchto dvou případech je rozdělení nekonečných vláken méně stejnorodé a jádro nitě je vyhrazená oblast pro skleněná nekonečná vlákna 26', 26”, zatímco termoplastická nekonečná vlákna 25', 25 jsou více na obvodě. Je třeba poznamenat, že shromažďování rozprostřeného vláknového seskupení s rozprostřeným vláknovým seskupením vede k lepší homogenizaci.

Je možné provést různé obměny popsaných zařízení. Především může preparační roztok obsahovat fotoinicátor, způsobilý iniciovat chemickou transformaci preparační látky působením aktinického záření. Taková preparační látka dovoluje ještě zvýšit kohezi kompozitní nitě. Pro spuštění jejího působení stačí uložit na dráze kompozitní nitě mezi sdružovacím ústrojím a ústrojím dovolujícím 'vytvářet cívku zdroj záření ultrafialového typu. Může se rovněž jednat o tepelný iniciátor, který se aktivuje působením tepla.

-7CZ 284629 B6

Je rovněž možné spojit vynález s vytvořením komplexních kompozitních nití, tj. kompozitních nití obsahujících různé termoplastické organické hmoty. Za tímto účelem je možné zavádět nekonečná vlákna různých druhů, získaných například z více zvlákňovacích hlav a předběžně shromážděných před spojováním se skleněnými nekonečnými vlákny.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby kompozitní nitě (6) vytvořené sdružením skleněných nekonečných vláken (2, 19, 24, 26), vycházejících ze zvlákňovací trysky (1), a nekonečných vláken (5, 25) z organické termoplastické hmoty, vycházejících z nejméně jedné zvlákňovací hlavy (7), při kterém jsou jak termoplastická nekonečná vlákna (5, 25), tak i skleněná nekonečná vlákna (2, 19, 24, 26) uspořádávána do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku a vedou se do místa, kde se nekonečná vlákna obou složek vzájemně kombinují do společného vláknového souboru a dále se společně odtahují a sdružují se do nitě, vyznačený tím, že termoplastická nekonečná vlákna (5, 25) jsou uspořádávána do plochého rozprostřeného vláknového seskupení a jsou zaváděna ze strany do styku se svazkem nebo rozprostřeným vláknovým seskupením skleněných nekonečných vláken (2, 19, 24, 26), přičemž v místě vstupu do vzájemného styku se mění směr jejich vedení a termoplastická nekonečná vlákna se směšují se skleněnými nekonečnými vlákny do kompozitního vláknového souboru, v němž jsou dále společně odtahována se skleněnými nekonečnými vlákny a sdružují se do kompozitní nitě, přičemž rychlost termoplastických nekonečných vláken (5, 25) při jejich vnikání do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku skleněných nekonečných vláken (2, 19, 24, 26) je větší, než je rychlost postupu skleněných nekonečných vláken (2, 19, 24, 26) při vzniku vzájemného styku, a termoplastická nekonečná vlákna jsou tak zaváděna do výsledného vláknového souboru s přebytkem délky vůči skleněným nekonečným vláknům.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se termoplastická nekonečná vlákna zavádějí do výsledného vláknového souboru s přebytkem délky ke kompenzaci smrštění termoplastických nekonečných vláken v hotové kompozitní niti.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se termoplastická nekonečná vlákna směšuj í s rozprostřeným vláknovým seskupením nebo svazkem skleněných nekonečných vláken před povlékáním kompozitního vláknového souboru preparačním prostředkem.
4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se termoplastická nekonečná vlákna směšují s rozprostřeným vláknovým seskupením nebo svazkem skleněných nekonečných vláken při současném povlékání preparačním prostředkem.
5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se termoplastická nekonečná vlákna směšují s rozprostřeným vláknovým seskupením nebo svazkem skleněných nekonečných vláken po povlečení skleněných nekonečných vláken preparačním prostředkem.
6. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 nebo 3 až 5, vyznačený tím, že se nastavováním velikosti přebytku rychlosti termoplastických nekonečných vláken vzhledem ke skleněným nekonečným vláknům na vstupu do rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku skleněných nekonečných vláken stanovuje objemovost kompozitní nitě, a to nastavením přebytku délky termoplastických nekonečných vláken, vůči délce k absorbování při následujícím smrštění, na hodnotu úměrnou zbytkové objemovosti vyrobené kompozitní nitě.

8CZ 284629 B6
7. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že se termoplastická nekonečná vlákna zavádějí do místa styku s rozprostřeným vláknovým seskupením nebo svazkem skleněných nekonečných vláken v plochém rozprostřeném vláknovém seskupení jednotlivých vláken, směrovaných do oblasti styku s nekonečnými skleněnými vlákny.
8. Zařízení pro výrobu kompozitní nitě tvořené sdružováním skleněných nekonečných vláken a nekonečných vláken z organické termoplastické hmoty podle nejméně jednoho z nároků 1 až 7, obsahující jednak nejméně jednu zvlákňovací trysku (1) napájenou sklem, jejíž dolní plocha je opatřena množinou otvorů, za níž je, ve směru postupu vláken, umístěno povlékací ústrojí (4) pro povlékání preparačním prostředkem, a jednak nejméně jednu zvlákňovací hlavu (7), napájenou roztavenou termoplastickou hmotou, jejíž dolní plocha je opatřena množinou otvorů, a společné prostředky pro zvlákňovací trysku a zvlákňovací hlavu, umožňující sdružování a odtahování kompozitní nitě, vyznačené tím, že mezi zvlákňovací tryskou (7) termoplastické hmoty a dráhou vedení rozprostřeného vláknového seskupení nebo svazku skleněných nekonečných vláken je umístěno průtažné ústrojí (11) válcového typu poháněné proměnlivou rychlostí, na jehož výstupu je umístěno zaváděcí ústrojí (A) termoplastických nekonečných vláken, obsahující směrovací úsek (B), a dále vychylovací prostředek (C) termoplastických nekonečných vláken v dráze skleněných nekonečných vláken.
9. Zařízení podle nároku 8, vyznačené tím, že vychylovací prostředek (C) je tvořen vychylovačem (15) umístěným za dráhou skleněných nekonečných vláken.
10. Zařízení podle nároku 8, vyznačené tím, že vychylovací prostředek (C) je tvořen povlékacím válcem (22) pro nanášení preparačního prostředku a pro vedení skleněných nekonečných vláken, na jehož povrchovou přímku je orientován směrovací úsek (B).
11. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 8 až 10, vyznačené tím, že zaváděcí ústrojí (A) termoplastických nekonečných vláken obsahuje Venturiho zařízení (13), jehož výstupní rovina pro vedení jednotlivých termoplastických nekonečných vláken rozprostřeného vláknového seskupení, směrovaných a vedených na vychylovací prostředek (C), vymezuje směrovací úsek (B).
12. Zařízení podle nároku 8, vyznačené tím, že vychylovací prostředek (C) je tvořen samostatným vodicím a přítlačným válcem (17), zabírajícím do dráhy společného vedení kompozitního vláknového souboru, přičemž vodicí a přítlačný válec (17), na nějž je veden výstup zaváděcího ústrojí (A) termoplastických nekonečných vláken, současně vymezuje spolu s vodicím válcem (27) zaváděcího ústrojí (A) termoplastických nekonečných vláken jeho směrovací úsek (B).
13. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 8 až 12, vyznačené tím, že mezi zvlákňovací hlavou (7) a válcovým průtažným ústrojím (11) je umístěn vychylovací válec (9).