DE102010030773A1 - Yarn or sewing thread and method of making a yarn or sewing thread - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nähgarn (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns (10), welches entweder als ein oder nach Art eines Stapelfasergarns mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien (20') ausgebildet ist oder wird oder welches mit oder aus einem oder mehreren Fasermaterialien (20') ausgebildet ist oder wird, wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Fasern (20) des oder der Fasermaterialien (20') einzeln, als Gruppe (25) oder Bündel (25) von Fasern (20) oder in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien (30') und/oder Imprägniermaterialien (40') als Beschichtung (30) bzw. Imprägnierung (40) beschichtet bzw. imprägniert ist oder wird.The present invention relates to a sewing thread (10) and to a method for producing a sewing thread (10) which is or will be formed as one or a kind of staple fiber yarn with or from one or more carbon fiber materials (20 ') or with or from one or a plurality of fiber materials (20 ') is formed, wherein a part or all of the fibers (20) of the fiber or materials (20') individually, as a group (25) or bundles (25) of fibers (20) or in or wholly or partly coated or impregnated with one or more coating materials (30 ') and / or impregnating materials (40') as a coating (30) or impregnation (40).
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Garn oder Nähgarn sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Garns oder Nähgarns. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Nähgarn nach Art eines Stapelfasergarns aus Carbon und insbesondere ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren auch Maßnahmen zur Verbesserung der Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarnen, insbesondere für den Einsatz in Einbettung in Elastomeren, Thermoplasten und/oder Duroplasten, z. B. Phenolharzen.The present invention relates to a yarn or sewing thread and a method for producing a yarn or sewing thread. In particular, the present invention relates to a sewing yarn in the form of a staple fiber yarn made of carbon and in particular to a corresponding production method. Furthermore, the present invention also relates to measures for improving the properties of CF rovings and CF staple fiber yarns, in particular for use in embedding in elastomers, thermoplastics and / or thermosets, for. B. phenolic resins.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Bei der Herstellung, Verarbeitung und Verwendung von Garnen und insbesondere von Nähgarnen, also von Garnen, die in Nähprozessen eingesetzt und verwendet werden, treten aufgrund der zu Grunde liegenden Ausgangsmaterialien und deren Eigenschaften häufig Beschränkungen und andere Umstände auf, die nicht toleriert werden können.In the manufacture, processing and use of yarns and particularly sewing threads, ie yarns used and used in sewing processes, restrictions and other circumstances that can not be tolerated are often encountered due to the underlying starting materials and their properties.
Dies betrifft Aspekte der statischen und/oder dynamischen Belastbarkeit und der inneren und äußeren Reibung sowie damit im Zusammenhang stehende Folgeerscheinungen, z. B. aufgrund von innerer und äußerer Reibung sich ergebende Beeinflussungen des Garns oder Nähgarns hinsichtlich Struktur und Eigenschaften selbst, aber auch Aspekte der mit der Reibung in Zusammenhang stehenden Kontamination des Garns oder der Anwendungsumgebung durch Abrieb und dergleichen.This concerns aspects of the static and / or dynamic resilience and the internal and external friction as well as related consequences, eg. B. due to internal and external friction resulting influences the yarn or Nähgarns in structure and properties themselves, but also aspects of the friction related contamination of the yarn or the environment of use by abrasion and the like.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Garn, Nähgarn oder ein Stapelfasergarn im Allgemeinen sowie entsprechende Herstellungsverfahren anzugeben, bei welchen auf einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise und insbesondere bei einfacher Verarbeitbarkeit ein möglichst konstantes Eigenschaftenprofil des Garns oder Nähgarns gewährleistet werden kann.The invention is based on the object of specifying a yarn, sewing thread or a staple fiber yarn in general and corresponding production methods in which a constant as possible property profile of the yarn or sewing thread can be ensured in a simple yet reliable manner and in particular with ease of processing.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Nähgarn erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, bei einem Garn und insbesondere Nähgarn erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 3, bei einem Verfahren zum Herstellen eines Nähgarns erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 sowie bei einem Verfahren zum Herstellen eines Garns und insbesondere Nähgarns erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object of the invention is based on a thread according to the invention with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Garn und insbesondere ein Nähgarn geschaffen, welches als ein oder nach Art eines Stapelfasergarns – insbesondere als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern – ausgebildet ist und welches mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet ist.According to a first aspect of the present invention, a yarn and in particular a sewing yarn is provided, which is formed as or in the manner of a staple fiber yarn - in particular as a spun yarn from a staple fiber material with or from staple fibers - and which is formed with or from one or more carbon fiber materials.
Es ist somit ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Garn oder Nähgarn dadurch mit einem besonders konstanten Eigenschaftenprofil auszubilden, dass dieses auf der Grundlage eines oder nach Art eines Stapelfasergarns ausgebildet ist oder wird, wobei dieses Stapelfasergarn und letztlich das Garn oder Nähgarn selbst mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet ist bzw. wird.It is thus a first aspect of the present invention to form a yarn or sewing yarn having a particularly constant property profile by being formed on the basis of or in the manner of a staple fiber yarn, this staple fiber yarn and ultimately the yarn or sewing yarn itself with or is or is formed from one or more carbon fiber materials.
Carbonfasern haben sich in der chemischen und physikalischen Verfahrenstechnik und auf vielen technischen Anwendungsgebieten als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sie in ihrem Eigenschaftenprofil auf besonders geeignete und konstante Art und Weise eingestellt werden können und als solche hinsichtlich ihrer mechanischen, thermischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften von besonderem Vorteil in vielen Einsatzgebieten sind.Carbon fibers have proven to be particularly advantageous in the chemical and physical process engineering and in many technical fields of application because they can be adjusted in their property profile in a particularly suitable and constant manner and as such in terms of their mechanical, thermal, chemical and electrical properties of particular Advantage in many applications are.
Gemäß einer alternativen Vorgehensweise schafft die vorliegende Erfindung ein Garn und insbesondere ein Nähgarn, welches als ein oder nach Art eines Stapelfasergarns – insbesondere als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern – ausgebildet ist, welches mit oder aus einem oder mehreren Fasermaterialien ausgebildet ist und bei welchem ein Teil oder die Gesamtheit von Fasern des oder der Fasermaterialien als Einzelfasern, als Gruppen von Einzelfasern oder in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert ist.According to an alternative approach, the present invention provides a yarn, and in particular a sewing yarn, which is formed as or in the manner of a staple fiber yarn - in particular as spun yarn from a staple fiber material with or from staple fibers - which is formed with or from one or more fiber materials and at which a part or the totality of fibers of the fiber materials or as single fibers, as groups of individual fibers or in their entirety wholly or partially coated or impregnated with one or more coating materials and / or impregnating materials.
Gemäß diesem alternativen Aspekt wird also bei der Ausbildung eines Garns oder Nähgarns ebenfalls auf ein oder die Art eines Stapelfasergarns abgestellt, wobei dieses und somit das Garn oder Nähgarn selbst mit oder aus einem oder mehreren Fasermaterialien ausgebildet ist bzw. wird. Eine Einschränkung auf Carbonfasermaterialien findet hier zunächst nicht statt. Dagegen wird zur Verbesserung und zum Konstanthalten des Eigenschaftenprofils insbesondere im Hinblick auf die statische und dynamische Belastbarkeit und/oder im Hinblick auf die innere und äußere Reibung zusätzlich darauf abgestellt, dass eine Beschichtung und/oder Imprägnierung mit einem Beschichtungsmaterial bzw. Imprägnierungsmaterial vorgesehen ist oder wird. Durch die Wahl der jeweiligen Materialien für die Beschichtung und/oder Imprägnierung können die Eigenschaften der Einzelfilamente, die Wechselwirkung der Einzelfilamente untereinander und somit die Eigenschaften des Endprodukts, nämlich des Garns oder Nähgarns sowohl im Hinblick auf die innere Wechselwirkung der Fasern untereinander als auch im Hinblick auf die äußere Wechselwirkung zwischen einzelnen Fasersträngen, also Abschnitten des Garns oder Nähgarns, als auch mit der Umgebung in vorteilhafter Weise ausgebildet, eingestellt und konstant gehalten werden.Thus, according to this alternative aspect, in the formation of a yarn or sewing thread, one or the kind of staple fiber yarn is also deposited, this and thus the yarn or sewing yarn itself being formed with or from one or more fiber materials. A restriction on carbon fiber materials does not take place here initially. In contrast, in order to improve and keep the property profile constant, in particular with regard to the static and dynamic loadability and / or with regard to the internal and external friction, it is additionally provided that a coating and / or impregnation with a coating material or impregnating material is or is provided , The choice of the respective materials for the coating and / or impregnation, the properties of the individual filaments, the interaction of the individual filaments with each other and thus the properties of the final product, namely the yarn or sewing thread both in terms of the internal interaction of the fibers with each other and in terms formed on the outer interaction between individual fiber strands, so sections of the yarn or sewing thread, as well as with the environment in an advantageous manner, set and kept constant.
Die beiden erfindungsgemäßen Aspekte können natürlich miteinander kombiniert werden.Of course, the two aspects of the invention can be combined.
Dies bedeutet einerseits, dass man im Zusammenhang mit dem carbonfasermaterialbasierten Stapelfasergarn für das Nähgarn ebenfalls auf eine teilweise oder vollständige Beschichtung und/oder Imprägnierung zurückgreifen kann, nämlich bei Einzelfilamenten oder Einzelfilamentabschnitten, deren Gruppen oder beim gesamten Gebilde, dem Garn oder Vorgarn.This means, on the one hand, that in connection with the carbon fiber staple fiber yarn for the sewing thread, one can also resort to a partial or complete coating and / or impregnation, namely single or single filament sections, their groups or the entire structure, the yarn or roving.
Andererseits bedeutet dies, dass das allgemein gehaltene Garn oder Nähgarn auf der Grundlage eines oder mehrerer Fasermaterialien im Zusammenhang mit einer Beschichtung und/oder Imprägnierung auf der Grundlage von Carbonfasermaterialien ausgebildet sein oder werden kann.On the other hand, this means that the generally held yarn or sewing yarn may be formed on the basis of one or more fiber materials in connection with a coating and / or impregnation based on carbon fiber materials.
Das Stapelfasergarn kann ganz oder teilweise aus einem Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere aus einem Multifilamentcarbonroving gewonnen sein oder werden.The staple fiber yarn may be wholly or partly obtained from a multifilament yarn or roving, in particular from a Multifilamentcarbonroving or be.
Das Stapelfasergarn kann dabei insbesondere ganz oder teilweise aus einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere aus einem streckgerissenen Multifilamentcarbonroving gewonnen sein oder werden.The staple fiber yarn may in particular be wholly or partly obtained from a stretch-broken and / or cut multifilament yarn or roving, in particular from a stretch-broken multifilament carbon roving.
Ferner kann das Stapelfasergarn auch ganz oder teilweise aus einem textilen Flächengebilde, einem Gelege, insbesondere einem Carbongelege, einem Gewebe, insbesondere einem Carbongewebe, und/oder deren Kombinationen gewonnen sein oder werden.Furthermore, the staple fiber yarn may also be wholly or partially obtained from a textile fabric, a scrim, in particular a carbon fabric, a woven fabric, in particular a carbon fabric, and / or combinations thereof.
Denkbar ist dabei insbesondere die Verwendung recycelter Materialien.In particular, the use of recycled materials is conceivable.
Darüber hinaus kann das Stapelfasergarn mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten mit einer Länge im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 250 mm gebildet ist.Moreover, the staple fiber yarn may be formed with or from filaments or filament sections having a length in the range of about 10 mm to about 250 mm.
Es bieten sich also verschiedene Möglichkeiten an, auf deren Grundlage des zu Grunde liegende Stapelfasergarn für ein Garn oder Nähgarn weitergebildet werden kann.Thus, there are various possibilities on the basis of which the underlying staple fiber yarn for a yarn or sewing thread can be further developed.
Sämtliche Aspekte sind natürlich auch auf Multifilamentgarne oder Multifilamentrovings und deren Umgestaltung, z. B. deren Einbringung in ein umgebendes Matrixmaterial, z. B. aus einem Elastomer, Thermoplast und/oder Duroplast, z. B. einem Phenolharz anwendbar, wobei insbesondere eine Imprägnierung und/oder Beschichtung, z. B. durch Beschlichten oder nach Art einer Beschlichtung, geeignet sind, Aspekte der statischen und/oder dynamischen Belastung, der inneren und/oder äußeren Reibung und/oder der Einbettung in sowie Wechselwirkung mit dem einbettenden Matrixmaterial und somit der Übertragung von Kraft, Schub und Druck vorteilhaft zu entwickeln.All aspects are of course also on multifilament yarns or multifilament rovings and their transformation, z. B. their introduction into a surrounding matrix material, for. B. of an elastomer, thermoplastic and / or thermoset, z. B. a phenolic resin, in particular an impregnation and / or coating, for. As by precipitation or in the manner of a Beschlagung, are aspects of static and / or dynamic stress, internal and / or external friction and / or embedding in and interaction with the embedding matrix material and thus the transmission of force, thrust and To develop pressure beneficial.
Das Stapelfasergarn kann mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten auf der Grundlage von Glasmaterialfasern, Acrylmaterialfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern, Basaltmaterialfaser und/oder deren Kombinationen ausgebildet sein oder werden, insbesondere als ein oder nach Art eines Hybrids, vorzugsweise mit einem Carbonfaseranteil im Bereich von mehr als 10%.The staple fiber yarn may be formed with or from filaments or filament portions based on glass material fibers, acrylic material fibers, polyester fibers, polyamide fibers, basalt material fiber and / or combinations thereof, especially one or a hybrid type, preferably having a carbon fiber content in excess of 10%.
Die Beschichtung und/oder die Imprägnierung mit dem Beschichtungsmaterial bzw. dem Imprägniermaterial kann durch Beschlichten und insbesondere als Beschlichtung ausgebildet sein oder werden. The coating and / or the impregnation with the coating material or the impregnating material can be or are formed by etching and in particular as a coating.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Grundprinzipien sind auch auf andere Fasertypen als Carbonfasern und Stapelfasern anwendbar, insbesondere hinsichtlich der Beschichtung und/oder Imprägnierung.The basic principles provided according to the invention are also applicable to fiber types other than carbon fibers and staple fibers, in particular with regard to coating and / or impregnation.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung werden die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien auch bei entsprechenden Herstellungsverfahren in vorteilhafter Weise eingebracht.According to further aspects of the present invention, the principles on which the invention is based are also advantageously incorporated in corresponding production methods.
Die vorliegende Erfindung schafft also einerseits auch ein Verfahren zum Herstellen eines Garns oder Nähgarns, bei welchem das Garn oder Nähgarn als ein oder nach Art eines Stapelfasergarns – insbesondere als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern – ausgebildet wird und bei welchem das Garn oder Nähgarn mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet wird.On the one hand, the present invention thus also provides a method for producing a yarn or sewing yarn, in which the yarn or sewing yarn is formed as or in the manner of a staple fiber yarn - in particular as a spun yarn made of a staple fiber material with or from staple fibers - and in which the yarn or sewing yarn is formed with or from one or more carbon fiber materials.
Dabei können ein Teil oder die Gesamtheit von Fasern des oder der Carbonfasermaterialien als Einzelfasern, als Gruppen von Einzelfasern oder in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert werden.In this case, a part or the entirety of fibers of the carbon fiber material (s) may be coated or impregnated as single fibers, as groups of individual fibers or in their entirety wholly or partly with one or more coating materials and / or impregnating materials.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Garns oder Nähgarns geschaffen, bei welchem das Garn oder Nähgarn als ein oder nach Art eines Stapelfasergarns – insbesondere als Spinnfasergarn aus einem Stapelfasermaterial mit oder aus Stapelfasern – ausgebildet wird, bei welchem das Nähgarn mit oder aus einem oder mehreren Fasermaterialien ausgebildet wird und bei welchem ein Teil oder die Gesamtheit von Fasern des oder der Fasermaterialien als Einzelfasern, als Gruppen von Einzelfasern oder in ihrer Gesamtheit ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und/oder Imprägniermaterialien beschichtet bzw. imprägniert wird.According to a further aspect of the present invention, there is also provided a method of producing a yarn or sewing yarn in which the yarn or sewing yarn is formed as or in the manner of a staple fiber yarn, in particular a staple fiber yarn of a staple fiber material with staple fiber material or staple fiber, in which the yarn Sewing yarn is formed with or from one or more fiber materials and in which a part or the totality of fibers of the fiber materials or as single fibers, as groups of single fibers or in their entirety completely or partially coated with one or more coating materials and / or impregnating is impregnated.
Dabei können ein oder mehrere Fasermaterialien mit oder aus einem oder mehreren Carbonfasermaterialien ausgebildet werden, z. B. nach Art eines Hybrids.In this case, one or more fiber materials can be formed with or from one or more carbon fiber materials, for. B. in the manner of a hybrid.
Das Stapelfasergarn kann verfahrensmäßig ganz oder teilweise aus einem Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere einem Multifilamentcarbonroving gewonnen werden.The staple fiber yarn can be obtained procedurally wholly or partly from a multifilament yarn or roving, in particular a Multifilamentcarbonroving.
Dabei kann das Stapelfasergarn ganz oder teilweise aus einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentgarn oder -roving, insbesondere einem streckgerissenen und/oder geschnittenen Multifilamentcarbonroving gewonnen werden, wobei der Vorgang des Streckreißens und/oder Schneidens insbesondere in das Verfahren integriert ausgebildet sein kann.In this case, the staple fiber yarn can be wholly or partly obtained from a stretch-torn and / or cut multifilament yarn or roving, in particular a stretch-torn and / or cut multifilament carbon roving, wherein the process of stretch ripping and / or cutting can be designed to be integrated in particular in the process.
Andererseits kann das Stapelfasergarn ganz oder teilweise aus einem textilen Flächengebilde, einem Gelege, insbesondere einem Carbongelege, einem Gewebe, insbesondere einem Carbongewebe, und/oder deren Kombinationen gewonnen werden, z. B. auch im Rahmen eines Recyclingprozesses.On the other hand, the staple fiber yarn can be wholly or partly obtained from a textile fabric, a scrim, in particular a carbon fabric, a fabric, in particular a carbon fabric, and / or combinations thereof, for. B. also in the context of a recycling process.
Die Filamente oder Filamentabschnitte für das Stapelfasergarn können mit einer Länge im Bereich von etwa 10 mm bis etwa 250 mm ausgebildet werden.The filaments or filament sections for the staple fiber yarn may be formed to have a length in the range of about 10 mm to about 250 mm.
Das Stapelfasergarn kann – neben den carbonbasierten Materialien – mit oder aus Filamenten oder Filamentabschnitten auf der Grundlage von Glasmaterialfasern, Acrylmaterialfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern und/oder deren Kombinationen ausgebildet werden, insbesondere als ein oder nach Art eines Hybrids, vorzugsweise mit einem Carbonfaseranteil im Bereich von mehr als 10%.The staple fiber yarn may be formed with or from filaments or filament portions based on glass material fibers, acrylic material fibers, polyester fibers, polyamide fibers, and / or combinations thereof, particularly as one or a hybrid type, preferably having a carbon fiber content in the range of more than 10%.
Verfahrensmäßig können die Beschichtung und/oder Imprägnierung mit dem Beschichtungsmaterial bzw. dem Imprägniermaterial durch Beschlichten und insbesondere als Beschlichtung ausgebildet werden.According to the method, the coating and / or impregnation with the coating material or the impregnating material can be formed by quenching and in particular as a coating.
Diese und weitere Aspekte werden beispielhaft auf der Grundlage der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.These and other aspects will be explained by way of example on the basis of the accompanying schematic drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Sämtliche Ausführungsformen der Erfindung und auch ihre technischen Merkmale und Eigenschaften können einzeln isoliert oder wahlfrei zusammengestellt miteinander beliebig und ohne Einschränkung kombiniert werden.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. All embodiments of the invention and also their technical features and properties can be isolated individually or combined randomly combined with each other arbitrarily and without restriction.
Strukturell und/oder funktionell gleiche, ähnliche oder gleich wirkende Merkmale oder Elemente werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall wird eine detaillierte Beschreibung dieser Merkmale oder Elemente wiederholt.Structurally and / or functionally identical, similar or identically acting features or elements are referred to below in connection with the figures with the same reference numerals. Not always will a detailed description of these features or elements be repeated.
Zunächst wird auf die Zeichnungen im Allgemeinen Bezug genommen.First of all, reference is made to the drawings in general.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere auch Stapelfasergarne aus Carbon und deren Herstellung sowie Verfahren und Möglichkeiten zur Verbesserung der Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarne, insbesondere auch für den Einsatz in Elastomeren, Thermoplasten und Duroplasten, z. B. in Phenolharzen.The present invention also relates, in particular, to staple fiber yarns of carbon and their production, and to methods and possibilities for improving the properties of CF rovings and CF staple fiber yarns, in particular also for use in elastomers, thermoplastics and thermosets, eg. B. in phenolic resins.
Dies führt im Prozess zu Zugkräften, die sich negativ auf das fertige Produkt auswirken können. Durch die Belastungen können die Filamente
Mit Hilfe einer Drehung im Garn
Als Rohstoff für das streckgerissene Stapelfasergarn kann ein Carbonroving mit hoher Filamentanzahl verwendet werden. Die Herstellung eines 1 K-Rovings mit einem Filamentdurchmesser von oder unter 6 μm ist dagegen sehr kostenintensiv.As a raw material for the stretch-broken staple fiber yarn, a carbon roving with a high filament number can be used. The production of a 1 K roving with a filament diameter of or below 6 microns, however, is very costly.
Kohlenstofffasern weisen eine hohe Festigkeit, aber leider auch eine geringe Duktilität auf. Aus diesem Grund können Kohlenstofffasern in textilen Prozessen nur vergleichsweise langsam und unter vergleichsweise hohem Aufwand verarbeitet werden.Carbon fibers have a high strength, but unfortunately also a low ductility. For this reason, carbon fibers in textile processes can only be processed comparatively slowly and at relatively high cost.
Es ist unter anderem auch ein Ziel der Erfindung, eine Beschichtung für Kohlenstofffasern
Die Verbesserung kann unter anderem auch anhand des Faserabriebs, der Anzahl an Fadenbrüchen, sowie der Verarbeitungsgeschwindigkeit gemessen werden. Hierbei wird dann in Folge auch bei den Näh- und Wirkprozessen eine Verbesserung erzielt. Derartig beschlichtete Garne können effektiver Verwoben werden, was unter anderem einen höhere Produktivität zur Folge hat.The improvement can be measured inter alia on the basis of the fiber abrasion, the number of thread breaks, and the processing speed. In this case, an improvement is then achieved in consequence also in the sewing and knitting processes. Such sized yarns can be woven more effectively, resulting, among other things, in higher productivity.
Eine Ausführungsform eines möglichen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann folgende Schritte aufweisen:
- 1. Streckreißen und/oder Schneiden eines Multifilamentrovings, z. B. eine Rovings von über 48 K, oder von textilen Flächengebilden, z. B. Recyclingmaterial aus Carbongelege oder -gewebe zu Filamenten, die eine Länge
im Bereich von 10–250 mm haben. - 2 Auflösen, Parallelisieren in einer Karde.
- 3. Herstellung eines Bandes in einer Strecke.
- 4. Gegebenenfalls und in Abhängigkeit von einem einzusetzenden Spinnverfahren, Weiterverarbeitung zu einer Flyerlunte.
- 5. Garnherstellung durch Spinnen, z. B. mit Hilfe einer Ringspinnmaschine, Rotorspinnmaschine oder einer Friktionspinnmaschine.
- 6. Zwirnherstellung, z. B. zu einem Zweifachzwirn.
- 7. Optionale Avivierung mit Textilhilfsmittel zur Verbesserung des Haft-/Gleitverhaltens, der Herabsetzung der statischen Reibung, der Erhöhung der dynamischen Reibung, dem thermischen Schutz sowie der Verbesserung des Faserreibverhaltens und Erhöhung der Dehnung.
- 1. stretch tearing and / or cutting a multifilament roving, z. B. a roving of over 48 K, or of textile fabrics, z. B. Recycled carbon fiber fabric or fabric into filaments having a length in the range of 10-250 mm.
- 2 dissolve, parallelize in a card.
- 3. Making a band in a track.
- 4. If necessary, and depending on a spinning process to be used, further processing to a Flyerlunte.
- 5. yarn production by spinning, z. B. with the aid of a ring spinning machine, rotor spinning machine or a friction spinning machine.
- 6. twisting, z. B. to a double thread.
- 7. Optional finishing with textile auxiliaries to improve adhesion / sliding behavior, reduce static friction, increase dynamic friction, improve thermal protection and improve fiber friction and increase elongation.
Eine Ausführungsform der Oberflächenbehandlung kann erfindungsgemäß auf folgenden Aspekten beruhen:
Die Verwendung einer elastischen Schlichte mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur zur Beschichtung von Fasern
The use of an elastic sizing with a low glass transition temperature for
Als besonders geeignet haben sich unter anderem selbstvernetzende carboxylierte Styrol-Butadien-Copolymere erwiesen, die in einem thermischen Trocknungsprozess vernetzen.Self-crosslinking carboxylated styrene-butadiene copolymers, which crosslink in a thermal drying process, have proven particularly suitable.
Neben einer sehr glatten Oberfläche, stellt insbesondere die elektrische Kontaktierbarkeit der Fasern eine interessante Eigenschaft dar. Hier ist der Einsatz als Heizleiter in Fördereinrichtungen, als oder bei Schläuchen, Förderbändern, heizbaren Flächengebilden, usw. denkbar.In addition to a very smooth surface, in particular the electrical contactability of the fibers is an interesting property. Here, the use as a heat conductor in conveyors, as or in hoses, conveyor belts, heatable fabrics, etc. conceivable.
Aufgrund der Flexibilität wird eine sanfte Schubübertragung zwischen den Fasern
Dieses Vorgehen eignet sich gleichfalls zur Behandlung aller Fasertypen, insbesondere aber von Kohlenstoff- und Keramikfasern.This procedure is also suitable for the treatment of all fiber types, but especially of carbon and ceramic fibers.
Weiterhin wird kann so auch eine gute Kompatibilität zu Elastomermatrizen gewährleistet werden.Furthermore, a good compatibility with elastomer matrices can thus be ensured.
Im Hinblick auf die Verbesserung von Eigenschaften von CF-Rovings und CF-Stapelfasergarnen, insbesondere für den Einsatz in Elastomeren oder Thermoplasten, wird insbesondere die Verbesserung der Prozesseigenschaften durch Abriebverminderung und/oder Abriebvermeidung realisiert, insbesondere bei Strukturen, die Entstehen durch Flechten, Nähen, Weben oder dergleichen.With regard to the improvement of properties of CF rovings and CF staple fiber yarns, in particular for use in elastomers or thermoplastics, in particular the improvement of the process properties by abrasion reduction and / or abrasion prevention is realized, in particular in structures, the emergence by braiding, sewing, Weaving or the like.
Die Vermeidung von Reibung zwischen Einzelfilamenten, die auch als innere Reibung bezeichnet wird, wird ermöglicht durch eine teilweise oder voliständige Beschichtung, Imprägnierung und/oder Umhüllung eines jeweiligen Einzelfilaments oder Abschnitts eines Einzelfilaments mit einem Thermoplast oder einem entsprechenden anderen Material, welches die Reibung vermindert. Dadurch wird eine verbesserte Standfähigkeit erreicht, insbesondere bei dynamischer Beanspruchung. Dies kann in der Anwendung z. B. Aufzugseile, Treibriemen, Förderbänder oder dergleichen betreffen.The avoidance of friction between single filaments, which is also referred to as internal friction, is made possible by a partial or full coating, impregnation and / or wrapping of a single filament or portion of a single filament with a thermoplastic or a corresponding other material which reduces friction. As a result, improved stability is achieved, especially under dynamic load. This can be in the application z. As elevator cables, drive belts, conveyor belts or the like relate.
Des Weiteren ist durch die Imprägnierung, Beschichtung und/oder Umhüllung auch eine verbesserte Einbindung eines CF-Rovings, CF-Stapelfasergarns oder der jeweiligen Einzelfilamente in Matrixsystemen, z. B. aus Gummi, Thermoplast und/oder Duroplast, möglich. Ferner kann durch eine derartige Imprägnierung, Einbettung und/oder Beschichtung auch eine Verbesserung der Übertragung von Kraft, Schub und/oder Druck erreicht werden.Furthermore, through the impregnation, coating and / or coating, an improved integration of a CF roving, CF staple fiber yarn or the respective individual filaments in matrix systems, eg. As rubber, thermoplastic and / or thermosetting plastic, possible. Furthermore, an improvement of the transmission of force, thrust and / or pressure can be achieved by such impregnation, embedding and / or coating.
Erfindungsgemäß werden dazu entsprechende Verfahren des Einbringens thermoplastischer Fasern
Eine Imprägnierung
Nun wird im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen.Now, reference will be made in detail to the drawings.
Die
Bei der Ausführungsform der
Dabei ist erfindungswesentlich, dass es sich bei den eigentlichen Fasern
Bei der Ausführungsform der
Bei der Ausführungsform der
Die Darstellungen der
Bei der Ausführungsform der
Selbstverständlich können die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der
Die
Nach einem vorbereitenden Schritt S0 werden in einem Folgeschritt S1 Stapelfasern oder ein Stapelfasermaterial bereitgestellt.After a preparatory step S0, staple fibers or a staple fiber material are provided in a subsequent step S1.
In einem Zwischenverarbeitungsschritt S2 wird das bereitgestellte Stapelfasermaterial optional zwischen verarbeitet, um z. B. eine bestimmte Ordnung der Stapelfasern aufzulösen oder herzustellen oder eine Oberflächenbehandlung oder dergleichen durchzuführen. Dieser Schritt des Zwischenverarbeitens S2 ist jedoch optional und nur bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorzusehen, d. h. nicht bei jeder Ausführungsform der Erfindung zwingend.In an intermediate processing step S2, the provided staple fiber material is optionally processed between, for. For example, dissolve or prepare a certain order of the staple fibers or perform a surface treatment or the like. However, this intermediate processing step S2 is optional and should be provided only in certain embodiments of the manufacturing method of the invention, i. H. not mandatory in every embodiment of the invention.
Danach folgt der Schritt des eigentlichen Herstellens des Garns
Es kann sich dann ein Nachverarbeitungsschritt anschließen, bei welchem das sich so ergebende Produkt als Vorgarn aufgefasst, z. B. noch oberflächenbehandelt und/oder in eine Einbettung
Der abschließende Schritt S5 beendet das Verfahren. The final step S5 ends the process.
Die
Dabei wird bei der hier vorgestellten Ausführungsform zunächst ein Roving, z. B. im Sinne eines Multifilamentrovings, vorzugsweise auf der Grundlage eines Kohlenstofffasermaterials oder Carbonfasermaterials, gegebenenfalls aber auch auf der Grundlage anderer Fasermaterialien, in einem ersten Teilschritt T1 bereitgestellt.Here, in the embodiment presented here, a roving, z. B. in the sense of a Multifilamentrovings, preferably on the basis of a carbon fiber material or carbon fiber material, but optionally also on the basis of other fiber materials, provided in a first partial step T1.
Dann schließt sich ein Prozess T2 des so genannten Streckreißens und/oder Schneidens an, bei welchem die an sich endlosen Einzelfilamente des Rovings in mehr oder weniger definierter Art und Weise in Faser- oder Filamentsegmente oder -abschnitte unterteilt wird. Dieses unterteilte Material bildet dann das Ausgangsmaterial für die Weiterverarbeitungsprozesse.This is followed by a process T2 of so-called stretch-tearing and / or cutting, in which the individual filaments of the roving, which are continuous per se, are subdivided into fiber or filament segments or sections in a more or less defined manner. This subdivided material then forms the starting material for the further processing processes.
Alternativ dazu kann z. B. auch bereits vorgelegtes Faserabschnittsmaterial vorgesehen werden, welches z. B. aus einem Recyclingprozess stammt und Fasermaterialabfälle, z. B. in filzartiger Art und Weise verwendet.Alternatively, z. B. also already submitted fiber section material can be provided which z. B. originates from a recycling process and fiber waste, z. B. used in a felt-like manner.
Bei dieser Ausführungsform wird in einem ersten Teilschritt U1 das bereitgestellte grundlegende Stapelfasermaterial aufgelöst und/oder parallelisiert, und zwar mittels einer so genannten Karde.In this embodiment, in a first substep U1, the basic staple fiber material provided is dissolved and / or parallelized, by means of a so-called carding machine.
Es schließt sich dann ein zweiter Teilschritt U2 der Herstellung eines Bandes in einer Strecke an.This is followed by a second sub-step U2 of the production of a strip in a route.
Darauf folgt dann als dritter Teilschritt U3 die Zwischenverarbeitung zu einer so genannten Lunte oder Flyerlunte.This is then followed by the third sub-step U3, the intermediate processing to a so-called Lunte or Flyerlunte.
Wie oben bereits beschrieben wurde, erfolgt die eigentliche Herstellung des Garns
Zur Verbesserung der Eigenschaften und insbesondere zur Steigerung der Stabilität des Garns
Davor oder danach kann ein Avierungsprozess im Sinne einer Beschichtung, Beschlichtung, Imprägnierung und/oder Einbettung erfolgen.Before or after, an advising process in the sense of coating, trimming, impregnation and / or embedding can take place.
Die folgenden Tabellen zeigen Eigenschaften von Ausführungsformen erfindungsgemäß gefertigter Garne
Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahren wird mit oder aus dem Garn
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Garn, NähgarnYarn, sewing thread
- 2020
- Faserfiber
- 20'20 '
- Fasermaterialfiber material
- 2525
- Gruppe von Fasern, FasergruppeGroup of fibers, fiber group
- 3030
- Beschichtungcoating
- 30'30 '
- Beschichtungsmaterialcoating material
- 4040
- Imprägnierungimpregnation
- 40'40 '
- Imprägniermaterialwaterproofing
- 5050
- Einbettungembedding
- 50'50 '
- Einbettungsmaterialembedding material
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