DE2555899A1 - Hohlfasern aus anorganischen schmelzfaehigen materialien und verbundbaustoffe aus diesen hohlfasern (erzeugung, verarbeitung und ausgestaltung) - Google Patents

Hohlfasern aus anorganischen schmelzfaehigen materialien und verbundbaustoffe aus diesen hohlfasern (erzeugung, verarbeitung und ausgestaltung)

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DE2555899A1 DE19752555899 DE2555899A DE2555899A1 DE 2555899 A1 DE2555899 A1 DE 2555899A1 DE 19752555899 DE19752555899 DE 19752555899 DE 2555899 A DE2555899 A DE 2555899A DE 2555899 A1 DE2555899 A1 DE 2555899A1
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Description

Hohlfasern aus anorganischen schmelzfähigen Materialien und Verbundbaustoffe aus diesen Hohlfasern (Erzeugung, Verarbeitung und Ausgestaltung)
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Erzeugung und Weiterverarbeitung von fadenförmigen Kapillaren mit kleinem Aussendurchmesser aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien (beispielsweise Siliziumverbindungen wie Glas, Quarz oder Bortrioxid), wobei der Kapillarenquerschnitt ein extrem kleines Verhältnis von Wandstärke zu Aussendurchmesser aufweist und das Lumen der Kapillaren extrem zentrisch im Querschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kapillarenquerschnitt kreisringförmig ausgestaltet.
Wie weiter unten dargelegt, ergeben derartige "Hohlfasern" für Werkstoffe, die mit ihnen erzeugt sind, sehr wertvolle Eigenschaften, insbesondere dann, wenn das genannte Verhältnis Wandstärke:Aussendurchmesser kleiner als 1:6 und der Aussendurchmesser kleiner als 3OO /um ist.
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Die vorliegende Erfindung weist zunächst einen Weg zur wirtschaftlichen Herstellung dieser Hohlfasern.
Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass man den Kapillarenwerkstoff im aufgeschmolzenen Zustand durch eine Spinndüse fördert, in deren Spinnöffnung ein mit einer Bohrung versehener Verdrängungskörper ragt, welcher mit seiner Basis mit der Düse dichtend an einer gemeinsamen Berührungszone (im folgenden Berührungslinie genannt) verbunden ist und welcher mit seinem vorderen Ende innerhalb der Spinnöffnung der Düse einen ringförmigen Spinnspalt formt, durch welchen die Spinnschmelze austritt
und dass dabei ein durch die Bohrung des Verdrängungskörpers unter Druck gefördertes Füllgas das Lumen der gebildeten Kapillare formt und ausfüllt. Gleichzeitig bildet der Verdrängungskörper mit der inneren Wandung der Düse einen Verteilerraum für die Spinnschmelze im Düsenkörper vor dem ringförmigen Spinnspalt .
Insbesondere wird die Spinnschmelze unter Anwendung von Druck, welcher gleich oder grosser als lOO'OOO Pascal ist, in den Verteilerraum im Düsenkörper und danach durch den Spinnspalt gefördert.
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Weiterhin liegt insbesondere der Druck des Füllgases oberhalb I1OOO Pascal.
Die Berührungszone zwischen der Basis des Verdrängungskörpers und der Spinndüse ist vorzugsweise zwischen dem Spinnschmelzenraum und der Aussenatmosphäre angeordnet und grenzt nicht an Räume, in welchen das unter Druck stehende Füllgas geführt wird.
Ausser in dem Bereich dieser Berührungszone ist der Verdrängungskörper vorzugsweise an keiner Stelle mit dem Düsenkörper verbunden. Der Verdrängungskörper stützt sich über diese Berührung - zone mit seiner Basis am Düsenkörper ab.
Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens besteht weiterhin darin, dass die Abwicklung der Berührungszone zwischen Düsenkörper und Verdrängungskörper in ihrem, dem Düsenraum am nächsten zugewandten Bereich grosser als der zweieinhalbfache Betrag der Abwicklung der Spinnspaltlinie ist. Dieser Bereich wird im folgenden Berührungslinie genannt.
Weiterhin kennzeichnet sich ein wesentliches Merkmal des Verfahrens dadurch, dass die Länge der Berührungslinie gleich oder grosser dem mittleren Abstand zwischen der Berührungslinie und der Spinndüsenöffnung ist.
Der Verdrängungskörper hat vorzugsweise eine kegelähnliche Gestalt.
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Der Ringspalt der Düsenöffnung ist vorzugsweise kreisförmig.
Die dichtende Verbindung des Verdrängungskörpers mit dem Düsenkörper in der Berührungszone kann durch äusseren Druck auf den Verdrängungskörper, durch Verschraubung, Verlötung oder Verses weissung ausgeübt werden. In der Berührungszone können Düsenkörper und Verdrängungskörper direkt aufeinanderliegen. Es ist auch möglich, in diese Berührungszone eine Dichtung einzulegen.
Man kann einen Verdrängungskörper in eine Einzeldüse einsetzen. Es ist aber auch möglich, nebeneinander-1iegende, mehrere Verdrängungskörper in eine mit einem einzigen Spinnschmelzenraum versehene Düse einzusetzen, welche entsprechend der Zahl der Verdrängungskörper gleichviele Bohrungen als Düsenausgänge aufweist.
Jedem Verdrängungskörper ist individuell ein rohrförmiger Füllgasstutzen zugeordnet, welcher an seinem der DUsenöffnung abgewandten Ende an einer- Verteilerleitung oder an einem Verteilerraum angeschlossen ist. Durch diese Stutzen wird der Bohrung des Verdrängungskörpers ein unter Druck stehendes Füllgas zugeliefert.
Der Förderdruck auf die Spinnschmelze kann durch eine in den Schmelzenraum eingeführtes Druckgas
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und/oder durch eine entsprechend grosse Füllhöhe der Spinnschmelze in ihrem Zuführungsraum, (wodurch ein hydrostatischer Druck erzielt wird), hervorgerufen werden.
Die Erhitzung der Düse und der zu ihr gehörenden Speiseräume für Spinnschmelze und gegebenenfalls des Füllgases wird in bekannter Weise;, z.B. durch Infrarot-Bestrahlung, innerhalb eines wärmeisolierten Raumes ausgeführt.
Der Werkstoff von Düse, Verdrängungskörper und Füllgaszuführung kann Metall sein (Chrom-Nickel-Stahl, Platinlegierungen usw.), er kann aber auch aus Keramik (beispielsweise Metalloxide) bestehen. Fs ist '-'ich möglich, eine Kombination von mehreren Werkstot ι .ten auszuführen. Z.B. kann man Oxidkeramik-Werkstoffe mit Edelmetall schichten ausmanteln.
Ein weiteres Verfahrensmerkmal besteht darin, dass die Spinnschmelze während der Verspinnung eine extrem hohe Viskosität aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass man mit extrem niedrigen Spinntemperaturen bei extrem hohen Spinndrucken arbeitet. Vorzugsweise wird bei E-Glas in einem Temperaturintervall von 1Ό2Ο 0C bis 1Ό8Ο 0C an der Spinndüsenöffnung gearbeitet.
Im Bereich der Vorrats- und Zuführungskarnmer für die Spinnschmelze (also in dem Teil, welcher unmittelbar unterhalb der Aufschmelzzone für den Kapillarenwerkstoff liegt), können noch tiefere Temperaturen als
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die Temperaturen im Bereich der Düse selbst angewendet werden. Diese Vorrats- und Zuführungskammern weisen einen grösseren Durchmesser als die Räume in der Düse auf, sodass in diesen Kammern noch wesentlich höhere Viskositäten für die Spinnschmelze als im Düsenbereich ohne wesentliche Verringerung der Förderungsgeschwindigkeii anwendbar sind.
Ein besonderes Merkmal des Herstellungsverfahrens kennzeichnet sich weiterhin dadurch, dass das unter Druck stehende Füllgas für die Erzeugung des Lumens der Hohlfaser nicht nur gegen die Oberflächenspannung des kurz nach der Düse noch flüssigen Materialschlauches Arbeit leistet, sondern zusätzlich Energie auf die Hohlfaser dadurch überträgt, dass die Kapillarenwand während des Verspinnungsvorganges ausgeweitet und radial verstreckt wird. Das Verhältnis Durchmesserverjüngüng:Wandstärkeverjüngung soll dabei gleich oder kleiner als 1:2 sein.
In einem Beispiel soll das verdeutlicht werden: Ringspaltabmessung der Düse: Aussendurchmesser 3 mm,
Innendurchmesser 2 mm, Querschnittsabmessung der fertigen Hohlfaser:
Aussendurchmesser O,1OO mm, Innendurchmesser O.O86 mm.
Die Aussendurchmesser beider verhalten sich also wie 3:0,1 = 30 und die Wandstärken wie O,5:O,OO7 = 71,4.
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Daraus ergibt sich:
Durchmesserverjüngung:Wandstärkeverjüngung = 3O:71,4 « 1:2,38.
Die von der Glasschmelze nicht oder zeitweilig nicht bedeckten Flächen der Werkstoffe des Düsenkörpers, Verdrängungskörpers, Aufschmelzraumes und Zuführungsrohres für Füllgas können mit Schutzgas gegenüber Oxidation geschützt werden. (Als Schutzgas kommen z.B. Stickstoff, Argon, Wasserstoff u.dgl. in Frage.)
Das Schutzgas im Aufschmelzraum kann gleichzeitig den für die Glasschmelze erforderlichen Druck ausüben.
Der Gasschutz im Füllgasraum wird vom Füllgas selbst ausgeführt, für welches ebenfalls Stickstoff, Argon, Wasserstoff u.dgl. eingesetzt werden kann.
Die Zuführung von aufzuschmelzendem Werkstoff (beispielsweise Glas) in die Aufschmelzzone der Spinnvorrichtung kann in Form von Kugeln, Stabstücken usw. erfolgen, wobei bei Verwendung von Druckgas auf die Spinnschmelze die Zuführung Über eine Schleuse in vollautomatischer Weise durchgeführt werden kann. Es ist auch möglich, im kalten Bereich oberhalb der Aufschmelzzone eine grosse Menge von nichtaufgeschmolzenem Rohmaterial zu stapeln, aus welchem laufend entnommen und in den Aufschmelzraum dosiert eingegeben wird.
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Um einen gleichmössigen Querschnitt der gesponnenen Hohlfasern zu erzielen, ist es erforderlich, dass das innere Füllgas in der Bohrung des Verdrängungskörpers eine relativ hohe Druckdifferenz durchläuft, wobei diese Druckdifferenz vorzugsweise mindestens die Hälfte des vom flüssigen Materialschlauch kurz unterhalb der Düse bewirkten Rückdruckes auf das Füllgas ist. Durch diese Massnahmen werden Pulsationen des Querschnittes der Hohlfasern während des Spinnprozesses vermieden. Die geforderte Druckdifferenz innerhalb der Bohrung des Verdrängungskörpers kann dadurch erzielt werden, dass diese Bohrung für das Füllgas einen relativ engen Querschnitt aufv/eist oder mit röhrchen- oder drahtförmigen Widerstandskörpern ausgefüllt ist.
Weiterhin hat sich als positiv erwiesen, dar.s die Spinnspaltlänge, welche durch die DUsenbohrung und den Verdrängungskörper gebildet wird, in Soinnrichtung in der Grössenordnung des Durchmessers der DUsenbohrung liegt.
Abmessungen und Betriebsbedingungen für die Durchführung des Spinnprozesses sind beispielsweise:
Spinnspalt-Aussendurchmesser: 3 mm Spinnspalt-Innendurchmesser: 2 mm
Spinnspalt-Länge: 3 mm
Druckbeaufschlagung auf die Glasschmelze: 30O1OCXD Pascal Druckbeaufschlagung auf das Füllgas: 1'5OO " Abzugsgeschwindigkeit für die fertige Glashohlfaser: LO m/sec
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Vorteilhafterweise wird die gesamte Spinnvorrichtung während des Spinnprozesses in einer er— hitzten Schutzgasatmosphäre angeordnet. Aus diesem Grunde wird insbesondere der die Spinnvorrichtung umgebende Isolationsraum gasdicht ausgestaltet und nur am untersten Ende für den Austritt der Spinnfäden mit kleinen Oeffnungen versehen. Zu diesem Zwecke steht das untere Ende der Düse innerhalb des Schutzgasraumes.
Der Schutzgasraum wird mit einem unter Ueberdruck stehenden Schutzgas ständig beliefert, sodass geringe Mengen dieses Schutzgases mit den Spinnfäden aus den für sie angebrachten Oeffnungen abfliessen.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens besteht weiterhin darin, dass vorzugsweise die unterste Oeffnung der Spinndüse soweit innerhalb der Heizungskammer angeordnet ist, dass der aus der Düse austretende Spinnfaden auf einer Länge von mindestens 1 cm von aussen erwärmt wird.
Die Erfindung beschäftigt sich weiterhin mit einem Verbundbaustoff, welcher neben hochwertigem, gewichtsbezogenem Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten die Eigenschaft aufweist, bei extremen Belastungsfällen infolge der Eigenelastizität des individuellen Hohlfaserquerschnittes eine Verminderung von Gefügespannungen herbeizuführen und damit stellenweise Ueberbeanspruchun<jen zu vermeiden.
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Der Verbundbaustöff kennzeichnet sich zunächst dadurch, dass er Bezirke von parallel zueinander angeordneten und in einem Giessharz eingebetteten "Hohlfasern" aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien aufweist. Vorzugsweise sind diese Hohlfasern nach Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt.
Der Querschnitt dieser Hohlfasern hat vorzugsweise ein Verhältnis Wandstärke:Aussendurchmesser, welches kleiner als 1:6 ist, und einen Durchmesser, welcher kleiner als 300 /um ist. Innerhalb eines solchen Verbundbaustoffes können derartige Bezirke mit verschiedenen Achsrichtungen der Hohlfasern angeordnet sein.
Es wurde gefunden, dass bei dieser Abmessungskombination solcher Hohlfasern eine Reihe von positiven Eigenschaften in synergistischer Weise wirksam werden.
Sie sollen im folgenden aufgezählt werden:
Die gewichtsbezogenen Zug- und Druckfestigkeiten der genannten Hohl fasern liegen weit Über denen von Vollfasern gleichen Aussendurchmessers und gleichen Materials. Das Verhältnis der Festigkeitswerte dieser beiden Faserarten kann grosser als 1O:1 sein. Da beim praktischen Einsatz eines Werkstoffes hauptsächlich gewichtsbezogenes Festigkeitsverhalten massgebend ist, resultiert daraus ein sehr wesentlicher Vorteil. Weiterhin ergibt sich eine äusserst wirtschaftliche Herstellungsweise, da pro Spinndüsenöffnung ein wesentlich höherer Materialdurchsatz bei gegebenen Festigkeitsanforderungen ermöglicht wird.
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Die genannten Hohlfasern lassen sich bei Belastungen quer zu ihrer Achse im Querschnitt elastisch verdrücken. Damit ist aber gewährleistet, dass bei extremen Belastungsfällen singuläre Spannungszustände ausgeglichen und örtliche Ueberbeanspruchungen des Gefüges im Verbundbaustoff weitgehend vormieden werden.
Durch das genannte Verformen des Querschnittes durch Krafteinwirkung ergibt sich zusätzlich eine günstige Verarbeitungseigenschaft des Verbundbaus to rfgefüges: Die Hohlfasern üben auf in das Bauteil eingetriebene Fremdkörper, wie z.B. Nägel, Schrauben usw., eii.e permanente, elastische Kraft aus, der Verbundbaustoff besitzt also günstige Klemmeigenschaften.
Weiterhin weist der Verbundbaustoff ein ausserorüentlich hohes gewichtsbezogenes Biege- und Beulsteifigkeitsverhalten auf. Das Flächenträgheitsmoment eines Körpers mit rechteckigem Querschnitt ist in erster Näherung umgekehrt proportional dem Quadrat des Verhältnisses Wandstärke:Aussendurchmesser bei gleichem Werkstoffeinsatz.
Das Gewichtsverhältnis Harz:Hohlfaser ist geringer als bei Verwendung von Voll fasern gleicher spezifischer Festigkeit. Das resultiert daraus, dass der oben genannte Effekt der höheren Festigkeit bei gleichem Aussendurchmesser auftritt und dass aus diesem Grunde grössere Durchmesser verwendet werden können, die ihrerseits eine wesentlich exaktere
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geometrische Verteilung der Hohlfasern im Gefüge ermöglichen, im Gegensatz zu Vollfasern, welche bei der Forderung gleicher spezifischer Festigkeit wesentlich kleinere Aussendurchmesser aufweisen müssen, die einer geometrischen Ordnung in der Praxis entgegenwirken.
Entsprechend dem oben gekennzeichneten Verbundbuustoff kennzeichnet sich eine Vorstufe desselben dadurch, dass sie Bezirke von parallel zueinander angeordneten und in einer Vorstufe eines Giessharzes eingebetteten "Hohlfasern" aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien aufweist, die vorzugsweise nach Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt sind. Der Querschnitt dieser Hohlfasern hat vorzugsweise ein Verhältnis Wandstärke:Aussendurchmesser, welches kleiner als 1:6 ist, und einen Durchmesser, welcher kleiner als 3OO ,um ist.
Ein© derartige Vorstufe, welche als Prepreg industriell verwendet werden kann, ergibt noch ihrer Verformung und endgültigen Aushärtung, (die in bekannter Weise beispielsweise durch Wanne- und Druckeinwirkung vorgenommen werden kann), die Eigenschaften des genannten Verbundbaustoffes.
Der Verbundbaustoff kann mehrere Schichten von in einem Giessharz eingebetteten Hohlfasern der genannten Art, welche innerhalb einer Schicht parallel zueinander angeordnet sind, aufweisen, wobei die Achsrichtungen der Hohlfasern von Schicht zu Schicht
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gekreuzt, vorzugsweise in Richtung von Kraftlinien, angeordnet sein können.
Dem Verbundbaustoff (bzw. seiner Prepreg-Vorstufe) können Zusatzmaterialien, wie z.B. Kohlenstoff-Fasern, zugeordnet werden, welche insbesondere zu den Hohlfasern parallel gerichtet sind. Bei einer solchen Kombination ergeben sich weitere Vorteile, da wertvolle Zugfestigkeitseigenschaften derartiger Zusatzfasern mit den für die genannten Hohlfasern vorliegenden Eigenschaften kombiniert werden. Die Zusatzfasern können homogen zum Paket der Hohlfasern verteilt oder auch schichtenweise darin verteilt werden.
Die Erfindung beschäftigt sich weiterhin mit der Erzeugungsweise der genannten Verbundbaustoffe aus den genannten Hohlfasern.
Sie kennzeichnet sich dadurch, dass man die Hohlfasern aus den Düsen mittels einer Speichertrommel abzieht, auf dieser Speichertrommel zu Ringwickeln stapelt und dass man diesen Ringwickel während oder nach seiner Erzeugung mit Giessharz oder dessen Vorstufen imprägniert.
Die abziehende Speichertrommel kann sich in einem Raum, dessen Atmosphäre extrem trocken gehalten ist, befinden, wobei dieser Raum zusätzlich eine höhere Temperatur (z.B. 4O °C) aufweisen kann. Weiterhin
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ist es möglich, bei einer Imprägnierung des Ringwickels mit Giessharz bzw. Giessharzvorstufe
während der Herstellung des Ringwickels die aus
der Düse kommenden Hohlfaden mit Heissluft (vorzugsweise über 1OO 0C) zu bestrahlen, bevor sie auf die Giessharzschicht des Ringwickels auftreffen, wodurch sie gegenüber äusseren, schädigenden Feuchtigkeitseinflüssen infolge sofortigen Einhüllens mit Giessharz bzw. dessen Vorstufe geschützt werden.
Durch dieses Verfahren wird zusätzlich eine ausserordentlich dichte Stapelung der Hohlfasern zueinander erreicht, was dann erforderlich ist, wenn der Anteil des Giessharzes auf ein Minimum gebracht werden soll.
Während und/oder nach dem Erzeugen des Speicherwickels können Zusatzfasern, wie z.B. Kohlenstoffasern auf den Speicherwickel aufgebracht werden.
Nach Fertigstellung des mit Giessharz bzw. mit der
Giessharzvorstufe versehenen Ringwickelg kann dieser von der Speichertrommel abgenommen werden. Es ist
auch insbesondere möglich, diese Vorstufe vor ihrem Abnehmen von der Speichertrommel teilweise oder ganz (beispielsweise durch Wärmeeinwirkung) auszuhärten.
Vorteilhafterweise werden für eine Spinndüse oder
einen Spinndüsensatz mindestens zwei Speichertrommeln eingesetzt dergestalt, dass eine Speicher-
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trommel ständig von den Spinndüsen Hohl fasern abzieht, währenddem mindestens an einer weiteren Speichertrommel Arbeitsvorgänge ausserhalb der Hohlfaserspeicherung ausgeführt werden.
Während des Aufwickeins der Hohl fasern auf der Speichertrommel kann zum Zwecke einer changierenden Aufwicklung eine Relativbewegung zwischen Düsen und Speichertrommel in Richtung der Achse der Speichertrommel ausgeführt werden. Es ist auch möglich, die Hohlfasern durch einen Fadenführer auf die Speichertrommel changierend aufzuspulen oder beide Vorgänge gemeinsam auszuführen. Vorteilhafterweise ist der Fadenführer so ausgebildet, dass zwei gegeneinander gerichtete Druckgasstrahlen, vorzugsweise als extrem trockenes und heisses Gas, ausströmen, durch welche die Hohlfasern geführt werden« Die Druckgasstrahlen üben vor dem Aufwickeln seitliche Kräfte auf die Fasern aus, ohne dass es zu Berührungen mit Festkörpern kommt.
Di· Bewegung der Fäden relativ zur Trommel kann auch durch elektrostatische Kraftablenkung ausgeführt werden, indem die Fäden elektrostatisch aufgeladen und durch ein (regelbares) elektrostatisches Feld geführt werden.
Zur zusätzlichen Erhöhung der Bindungsaktivität der Oberfläch· der Hohlfasern zu dem anschliessend aufzubringenden Giessharz können diese auch mit
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Büschelentladungen, Ultraviolett-, Röntgen- oder radioaktiver Bestrahlung vor dem Aufwickeln behandelt werden.
Mit den genannten Verfahren ist es möglich, Verbundbaustoffe zu erhalten, deren (volumeninässiger) Anteil von Giessharz zum gesamten Baukörper kleiner als O,15 ist.
Als Giessharz können Epoxidharze, Polyesterharze, Phenol-Harnstoff-Harze, bromierte Epoxidharze, PoIyimidharze u.dgl., aber auch Gips, Zement, Phosphatzement, schmölztechnisch eingebrachte Lotgltiser oder Metalle u.dgl. eingesetzt werden. Unter Giessharz ist hier also ein übergeordneter Begriff für flüssige Vorstufen zu verstehen, weiche im ausgehärteten Zustand die sogenannte Matrix, also das Einbettungsmittel für die Hohlfasern abgeben. Metalle können beispielsweise durch Schleudergussverfahren zwischen die Hohl faserbündel eingebracht werden.
Es ist aber auch möglich, im Paket gestapelte Hohlfasern der vorliegenden Art durch vorübergehende Wärmeeinwirkung ohne Zuhilfenahme von Fremdmaterialien miteinander zu verbinden, indem die Oberflächen der aneinanderliegenden Hohlfasern nach der Art eines Sinterprozesses gegenseitig verschweisst werden.
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Die so erzeugten Verbundbaustoffe können als Halbzeug, z.B. als Profilstäbe, für die versc'-iedens^n Anwendungen eingesetzt werden, so z.B. für Gerüstkonstruktionen zur Ueberdachung von Schwimmbädern, Pflanzenkulturen, als Binder- bzw. Pfettenelement für Gitterschalendächer, als Schalenbauwei sen für Flugzeuge, Boote, Karosserien. Ihre Verwendung ergibt aus den genannten Gründen ausserordentlich
technische und wirtschaftliche Vorteile.
Die vorliegenden Verbundbauwei&en zeigen (im
Gegensatz zu Sandwich-Bauweiser mit Waben als
Stützkern) ein lumenhaltiges inneres Strukturgefüge, welches in Richtung der tragenden Deckschichten liegt. Man kann die I umenantt.Ie (und/oder den Durchmesser der verwendeten Hohl fasern) im
Querschnitt des Bauteiles heterogen verteilen,
insbesondere dergestalt, dass in integraler
Dichteanordnung nach aussen gerichtet geringere
Lumenanteile und zum Inneren gerichtet höhere
Lumenanteile vorhanden sind.
Damit ist es möglich, den Deckschichten selbst ein Minimum an Dicke zu geben, auf Kleber zu verzichten, (die bei der Verbindung von Wabenkern zu Deckschicht erforderlich sind) und damit bei gegebenen Festigkeits- und Beulsteifigkeits-Sollwerten eir. Minimum
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von Materialeinsatz und Gewicht zu verwenden, welches mit anderen Bauweisen nie erreicht wird. Man kann bei gegebenem Gewicht dicker bauen und damit höhere Zug- und Druckfestigkeiten in Richtung der Oberflächen von Bauschalen erreichen und gleichzeitig auch eine hohe Beulsteifigkeit mit äusserst geringem Materialeinsatz erzielen.
Die Ausgestaltung des inneren Lumengefüges kann auch in mehreren Richtungen (mit gekreuzten Kapillarenrichtungen) erfolgen. -
Weiterhin zeigt der Verbundbaustoff bezüglich seiner Bearbeitung besondere gute Eigenschaften. U.a. lässt er sich infolg· seiner inneren Lumen sehr gut spanabhebend bearbeiten (das Material weicht in di· Hohlräum· aus).
Ausserdem besitzt der Verbundbaustoff an stirnseitigen Schnitten ein· Vielzahl von sehr kleinen offenen Poren, welch· durch die angeschnittenen Lunten gebildet sind. Diese Poren gewährleisten bei Verwendung von Klebstoffen zur Verbindung der Bauteile extreme Haftfestigkeit, da eine Vielzahl von formschlüssigen Verbindungspunkten beim Eindringen und Erhärten des Klebstoffes gebildet wird.
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In den folgenden Figuren ist das Gesagte zeich-.nerisch dargestellt. Sie enthalten weitere Merkmale der Erfindung. Die Figuren sind der Uebersichtlichkeit halber nicht massstäblich gezeichnet.
Im einzelnen zeigen
Figur 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens,
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine Spinndüsenvariante ,
Figur 3 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine zweite Spinndüsenvariante,
Figur 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Spinndüsenvariante,
Figur 5 einen Querschnitt im Spinnspaltbereich
durch «in· lineare, gestaffelte Anordnung mehrerer Spinndüsen',
Figur 6 einen Querschnitt im Spinnspaltbereich durch •in· kreisförmige Anordnung von Spinndüsen,
Figur 7 einen Längsschnitt und eine Draufsicht von einem Fadenführer,
Figur 8: zwei Querschnitte einer Kapillare im normalen und im deformierten Zustand,
Figur 9 einen Querschnitt durch eine Verklebungsstelle in einem Verbundbaustoff,
Figur IO einen Querschnitt einer Randzone eines Verbundbaustoffes,
Figur 11 einen schematischen Querschnitt der Struktur eines FlUgelprofiles mit integraler Dichteanordnung.
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Figur 1 zeigt im Schnitt den Vorgang des Verfahrens. Aus dem Vorratsraum 1, der sich im kalten Bereich oberhalb der Aufschmelzzone befindet und in dem nicht aufgeschmolzenes Spinnmaterial 2 in Form von Kugeln gestapelt ist, wird das Material laufend entnommen und in den Aufschmelzraum 3 dosiert eingegeben. An dem Stutzen ist Druckgas angeschlossen, welches uuf die Spinnschmelze wirkt. Der Vorratsraum 1 ist in diesem Falle gasdicht abgeschlossen.
Die Dosierung geschieht durch das wechselseitige Arbeiten von zwei Hubmagneten 5 und 5', deren Finger 6 und 61 so gesteuert sind, dass jeweils einzelne Kugeln des Materials in den Aufschmelz— raum 3 fallen können. Auch die Hubmagnet ta sind gasdicht an der Apparatur befestigt.
Durch die Infrarotstrahler 7 wird die Apparatur erhitzt, welche sich in einem (nicht gezeichneten) wärmeisolierenden Raum befindet. Dabei ist der Vorratsraum mit Zufuhrungseinrichtung fUr das Spinnmaterial vorzugsweise ausserhalb des wärmeisolierenden Raumes angeordnet.
Das geschmolzene Material wird durch das angelegte Druckgas von der Aufschmelzkammer 3 in den Zuführungsraum 8 gefördert und fliesst der Spinndüse 9 zu. Im Düsenkörper IO verteilt sich die Spinnschmelze um den Verdrängungskörper 11, um durch den Spinnspalt 12 aus der Apparatur als Schlauch auszutreten.
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Der Verdrängungskörper 11 stützt sich irn Bereich der Berührungszone 13 am Düsenkörper ab und ist dort mit diesem dichtend verbunden.
Der Aufschmelzraum 3 kann eine wesentliche Höhe aufweisen, um einen hydrostatischen Druck des Schmelzgutes auf die Düse zu erzielen.
Der Verdrängungskörper besitzt an seinem oberen Ende einen Stutzen 14, an welchem die Zuführungsleitung für das Füllgas angebracht ist, das in Richtung des Pfeiles 16 einströmt. Das andere Ende des Verdrängungskörpers bildet den inneren Durchmesser 12' des Spinnspaltes 12. Der äussere Durchmesser 12" des Spinnspaltes wird gebildet durch eine Bohruno im Spinndüsenkörper.
Die Bohrung 17 im Verdrängungskörper 11 bewirkt eine relativ hohe Druckdifferenz für das Füllgas zwischen FüllgaszufUhrung im Stutzen 14 und FUllgasaustritt am SpinndUsenende. Der aus der Düse austretende Spinnschmelzenschlauch 18 wird dort durch das Füllgas in seiner Form stabil gehalten und vorzugsweise aufgeblasen.
Die in einem (nicht gezeichneter) wärmeisolierenden Raum befindlichen Teile der Apparatur stehen vorteilhafterweise unter Schutzgas,
Die gesponnene Kapillare wird durch eine, in der Figur nur angedeutete Abzugsvorrichtung 19 abgezogen und dabei unter Verjüngung des Schlauchdurchmessers und der Schlauchwandstärke verstreckt, sodass die Hohlfaser 20 entsteht. Die Aozugsvorrichtung 19 kann als Speichertrommel arbeiten, auf der die Hohlfaser zu einem Ringwickel gestapelt wird.
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OC.
Figur 2 zeigt einen Längsschnit durch eine Spinndüse. Im Spinndüsenkörper 1 ist der Verdrängungskörper 2 mit seiner Basis an der Berührungszone 3 gedichtet. Die Dichtung ist ausgebildet durch einen konischen Schliff der Berührungsflächen zwischen Verdrängungskörper und DUsenkörper. Der konische Sitz zwischen den beiden Teilen kann zur besseren Dichtwirkung durch eine Kraft in Richtung der Achse (pfeile 4) des Verdrängungskörpers unterstützt werden. Am oberen Ende der Bohrung im Verdrängungskörper 2 strömt das Füllgas in Richtung des Pfeiles 5 ein. Am Stutzen 6 im DUsenkörper fliesst die Schmelze in Richtung des Pfeiles 7 zu. Im Verteilerraum 8 wird der Verdrängungskörper von der Spinnschmelze umflossen, um am Spinnspalt 9 dann als Schlauch an der Düse austreten zu können.
In der Figur 3 ist «in Längsschnitt durch die Düs· und «in Querschnitt durch den Spinndüsenkörper entlang der Linie *a-a" gezeichnet. Im Gegensatz zur Figur 2 ist hier der Verdrängungskörper 2 an seiner Basis im Bereich der BerUhrungszon· 3 Über eine Dichtung 3' mit dem DUsenkörper 1 dichtend verbunden. Die dazu notwendige Kraft, welche ein exaktes Anliegen der Dichtung gewährleistet, verläuft in Richtung der Pfeil· 4. Diese Kraft kann durch nicht dargestellt« Schrauben erzielt werden. Durch die Bohrung 6 fliesst die Schmelze in Richtung des Pfeiles 7 dem Verteilerraum 8 zu. In der Bohrung des Verdrängungskörpers ist zur Erhöhung
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des Druckgefälles für das Füllgas ein drahtfurmiger Widerstandskörper IO eingebaut.
Der Querschnitt durch den Düsenkörper zeit eine zen>.rische "Anordnung des Verteilerraumes 8 um den Verdrängungskörper 2. Auch der kreisförmige Spinnspalt ist zu erkennen, welcher durch eine Bohrung im Spinndüsenkörper 1 und dem darin zentrisch angeordneten, zylindrischen Ende des Verdrängungskörpers gebildet wird. Die auf Seite 3 erwähnte Abwicklung der Spinnspaltlinie ist gleich dem mittleren Umfang des Spinnspaltkraises. Die ebenfalls dort erwähnte Abwicklung der Berührungslinie zwischen Düsenkörper und Verdrängungskörper ist in den Figuren 3 und 4 gleich dem Umfang der Bohrung im Spinndüsenkörper 1, in welcher der Verdrängungskörper geführt ist. Im Falle der Figur 2 entspricht diese Abwicklung dem Umfang des unteren Durchmessers der konischen Bohrung 3 im Spinndüsenkörper 1. Die auf Seite 8 erwähnte Spinnspaltlänge in Spinnrichtung ist in den Figuren 2 bis 4 klar ersichtlich und gleich der Länge d&r unteren Bohrung im Spinndüsenkörper 1.
Anstelle der durch die Pfeile 4 in Figur 3 dargestellten Kraft kann auch eine Verschraubung zwischen Düsenkörper und Verdrängungskörper als dichtende Massnahme vorgenommen werden.
In der Figur 4 wird «in· weitere Variante gezeigt. Hier ist di· Anordnung des Verdrängungskörpers 2 an seiner Basis durch «inen langen zylindrischen Sitz vorgenommen. Im hinteren Bereich der Berührungszone 3 ist der Verdrängungskörper mit dem DUsenkörper 1 durch eine Schweissnaht 3" dichtend verbunden. Die Figur zeigt auch eine etwas ander· Form für den Verteiierraum der Spinnschmelze und deren Zuführung. In Richtung des Pfeiles 7 fliesst die Schmelz· durch di· Bohrung 6 dem Verteilerraum 8 zu.
In der Figur 5 ist «in· Anordnung mehrerer Spinndüsen dargestellt, und zwar im Schnitt durch die SpinndUsenspalte. Es ist hier «ine linear·, gestaffelt· Anordnung gewählt. Dabei befinden sich in einem gemeinsamen Düsenkörper 1 mehrer· Verdrängungskörper 2, welch· durch einen nicht dargestellten gemeinsamen Verteilerraum die Spinnschmelze zugeführt bekommen.
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Figur 6 stellt eine kreisförmige Anordnung von Spinndüsen dar. Wie in Figur 5 sind auch hier cue Querschnitte der einzelnen Spinnspalte gezeichnet. Diese werden gebildet durch Bohrungen im -rneinsamen Düsenkörper 1 und von den darin angeordneten Verdrängungskörpern 2.
In der Figur 7 ist ein Längsschnitt entlang der Schnittlinie "a-a" und eine Draufsicht eines Fadenführers gezeigt, dessen Ausgestaltung eine vorteilhafte Führung der Hohlfaser gewährleistet. Die Hohlfaser 1 läuft in Richtung des Pfeiles 2 durch den FadenfUhrerspalt 3, aus dem auf der ganzen Länge des Spaltes zwei gegeneinander gerichtete Druckgasstrahlen austreten. Das Druckgas wird am Stutzen 4 in den Fadenführer 5 eingeleitet, wo es sich in den Verteilerräumen 6 und 6' staut und durch die langen und schmalen Schlitze 7 und 7' gegen den FadenfUhrerspalt ausströmt. Die Schlitzlänge des Fadenführers ist abgestimmt auf eine notwendige Auslenkung der Hohlfaser während des Aufwickeins auf eine Speichertrommel. Durch seitliche Bewegung des FadenfUhrers kann die Hohlfaser ohne Berührung mit Festkörpern in Richtung des Doppelpfeiles 8 geführt werden.
Die Figur β zeigt einmal den kreisförmigen Querschnitt einer Hohlfaser, welche nach dem Verfahren hergestellt werden kann, und zum anderen den Querschnitt einer solchen Hohlfaser im deformierten Zustand. Die Pfeile verdeutlichen eine Querkraft,
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die auf den Kapillarenmantel einwirk . und diesen elliptisch verformt.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch eine Verklebungsstelle in einem Verbundbaustoff. .3 sind zwei geschäftete Teile (l und ?. · ) dargestellt, in deren, durch einen Schnitt entstandenen offenen Kapillarenenden 2 und 2" der Nc fasern 4 der Klebstoff 3 eine gewisse Strecke in diese Poren eingedrungen ist. Dadurch sind eine Vielzahl von formschlüssigen Verbindungspunkten gebildet.
In Figur IO ist ein Querschnitt einer Randzone eines Verbundbaustoffes geze.iyt. Der Schnitt ist so dargestellt, dass die zwischen den Hohlfasern 4 bei ihrer Stapelung gebildeten Zwickel nicht sichtbar sind. Durch Hitzeanwendung beim Beschneiden der Randzone 5 sind die Hohlfasereuuen 4' angeschmolzen worden und bieten fUr all fällige Verklebung hinterschnittene Räume, sodass der Klebstoff sich dort mechanisch verdübeln kann.
In der Figur 11 ist ein Querschnitt durch eine integrale Dichteanordnung von Hohlfasern in einem FlUgelprofil dargestellt. Im Inneren des FlUgelprofiles sind Hohlfasern grösseren Durchmessers angeordnet. Gegen aussen nehmen die Durchmesser der Hohlfasern ab. Gleichermassen sind ihre Wandstärken so gewählt, dass die grösseren Hohlfasern
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•in kleineres Wandstärke/Durch«dSser-Verhältnis aufweisen, als die gegen aussen angeordneten kleineren Hohl fasern. An der Oberfläche des Profils können schliösslich Fasern ohne Lumen, also Voll fäden angeordnet sein.
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Claims (48)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von fadenförmigen Kapillaren (Hohlfasern) aus anorganiüch«. η , schmelzfähigen Materialien dadurcii gekennzeichnet, dass man den Kapillarenwerkstoff im aufneschmolzenen Zustand durch eine Spinndüse förour ., in deren Spinnbffnung ein mit einer Bohrung verst >enor Verdrängungskörper ragt, welcher iiu t seiner· Basis mit der Düse dichtend an einer gemeinsamen Berührungszone verbunden ist und welcher iiit seinem vorderen Ende innerhalb der Spinnöffnung der Düse einen ringförmigen Spinnspalt formt, durch welchen die Spinnschmelze austritt
und dass dabei ein durch die Bohrung des Verdrängungskörpers unter Druck gefördertes Füllgas dus Lumen der gebildeten Kapillare formt und ausfüllt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper mit der inneren Wandung der Düse einen Vertei L«rraunr« für die Spinnschmelze im Düsenkörper vor dem ringförmigen Spinnspalt bildet.
3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die BerUhrungszone zwischen der Basis des Verdrängungskörpers und der Spinndüse
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'λ-
zwischen dem Spinnschmelzenraum 'ind do Uissenatrnosphäre angeordnet ist und nitht an . durne grenzt, in welchen das unter 0<~ :. -.h Füllgas geführt wird.
4. Verfahren nach Patentansprüche·.--- ! üis 3, dadur gekennzeichnet, dass der Verdrängungsko'-nör ausser in dem Bereich der Btirührungi:>.£:one mit dem Düsenkörper an keiner andren Stellt· mit dem Düsenkörper verbunden is*., soduss ö r Verdrängungskörper sich über di?c52 Berühru' a mit seiner Basis am Düsenkoroer ab-vtutz
5. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis Ar dadurch gekennzeichnet, dass die Abwicklung dor Uerührungszone zwischen DUeenkörper und Verdrängungskörper in ihrem, dem Düsenraum am nächsten zugewandten Bereich (Beruhrungslini·) grosser als der zweieinhalbfache Betrag der Abwicklung der Spinnspaltlinie ist.
6. Verfahren nach Patentansprüche«1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge <i«r Berührungslinie gleich oder grosser dem mittleren Abstand zwischen der Berührungslinie und der Spinndüsen«**fnung ist.
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BAD
7. Verfahren nach PatentansprL .ht« 1 bi;, gekennzeichnet, o'ass der Ve'drcngUii· eine kegelähnliche Gestalt ju f va;· i i. ι. _
ü. Verfahren nach Patentansprüche* 1 b.i--> 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnschm<si;< unter Anwendung von Druck, welcher gloich (η:, ι _rÖ · ;r als JOO'OOO Pascal ist, durch dun u,·,. -oalt gefördert wird.
9. Verfahren nach Patentansprüche* 1 bi> i- dadurch gekennzeichnet, dass der ür:ick des f.n. .'.gases oberhalb 1 1OCXD Pascal liegt.
1O. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, dass jedem Verdrängungskörper individuell ein rohrförmiger Füllgasstutzen zugeordnet ist, welcher an seinem der DUsonoffnung abgewandten Ende an einer Vorteilerleitung oder an einem Verteilerraum angeschlossen iüt und dass durch diese Stutzen der Bohrung des Verdrängungskörpers ein unter Druck stehendes Füllgas zugeliefert wird.
11. Verfuhren nach Patentansprüche*1 bis 1O, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderdruck auf die Spinnschmelze durch ein in den Schmelzenraum eingeführtes Druckgas hervorgerufen wird.
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12. Verfahren nach Patentansprüche« 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderdruck auf die Spinnschmelze durch eine entsprechend grosse Füllhöhe der Spinnschmelze in ihrem Zuführungsraum, (wodurch ein hydrostatischer· uruc'< erzielt wird), hervorgerufen wird.
13. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 12, d<- f-ch gekennzeichnet, dass die Spinnschmelze wo ι ··-.·.· η d der Verspinnung eine extrem hoho Vis*- tat aufweist .
14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man mit extrem niedrigen Spinntemperaturen bei extrem hohen Spinndrucken arbeitet.
15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verspinnung von E-Glas in einem Temperaturintervall von 1'020 0C bis 1Ό80 0C an der Spinndüsenöffnung gearbeitet wird.
16. Verfahren nach Patentansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vorrats- und ZufUhrungskammer für die Spinnschmelze (also in dem Teil, welcher unmittelbar unterhalb der Aufschmelzzone fUr den Kapillarenwerkstoff liegt)
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SAD
noch tiefere Temperaturen als die Temperaturen im Bereich der Düse selbst angewendet v.erden.
17. Verfahren nach Patentansprüche* 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Dru .k ste,,-jiiue Füllgas für die Erzeugung des Lumens der Hohlfaser nicht nur gegen die Oberflächenspannung des kurz nach der Düse noch flüssigen Material-Schlauches Arbeit leistet, sondern zusätzlich Energie auf die Hohlfaser dadurch überträgt, dass die Kapillarer /and während des Ve^spinnungsvorganges ausgeweitet und radial verstreckt wird.
18. Verfahren nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis DurchmesserverjUngungsWandstärkeverjüngung gleich oder kleiner als 1:2 ist.
19. Verfahren nach Patentanspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die von dar Glasschmelze nicht oder zeitweilig nicht bedeckten Flächen der Werkstoffe des DUsenkbrpers, Verdrängungskörper» , Aufschmelzraumes und Zuführungsrohres für Füllgas mit Schutzgas gegenüber Oxidation geschützt werden.
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20. Verfahren nach Patentansprüche 11 und 1.9, da durch gekennzeichnet, das-. Jos Schutzgas isn Aufschmelzraum gleichzeitig ^n für die Glasschmelze erforderlichen Or·;"; ausübt.
21. Verfahren nach Patentansprt 1^ 19, dadutxh gekennzeichnet, dass der· Gas? utz im i'i.,' Igai.raurn vom Füllgas selbst übernor.iiiv> λ w-'-i.
22. Verfohren nach Patentansp·; -~j 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, das * üiü Zuführung von aufzuschmelzendem Werkstoff in die Aufschrne— zone der Spinnvorrichtung b.-si x/->rwen'lut.Aj von Druckgas auf die Spinns»chrnfe.: ze 'über eine Schleuse durchgeführt wird.
23. Verfahren nach Patentansprüche 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, das:; das inner« Füllgas in der Bohrung des Verdrängungskörper eine relativ hohe Druckdifferenz durchläuft, wobei diese Druckdifferenz vorzugsweise mindestens die Hälfte des vom flüssigen Material schlauch kurz unterhalb der Düse bewirkten Rückdruckes auf das Füllgas ist.
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-ν-
24. Verfahren nach Pc tentansprücn<* 1 und fc.oonden, dadurch gekennzeichnet, dass dio Spiruis juI tlänge, welche durch die Düsenbohrung und den Verdrängungskörper gebildet wird, in Spinnric us;.;} in der (jrössenordnung des Durchmessers dor Düsenbohrun· liegt.
25. Verfahren nach i utentansprücht* 1 und roJuenden, dadurch gekennzeichnet, dnss der die rη i r,nvorrichtung umgebende Isolatiar.srr-am gu^dioi't ausgei-taltot und am untersten Cm!3 für den .·-·<-..tritt der Sj innfäden mit kleinen Cöffnungen v.TS*;(ien ist und dass dieser Isolatioisraum, in -,'elchenri die Heizung für die Düse untäraebraclit '<i', 'nit einem unter Ueberdruck stehenden Schutzgas ständig beliefert wird, sod. ·_> gerinou i-U.noen dieses Schutzgases mit den Soinnfäden aus den für sie angebrachten Oeffnur»jen abfj iys n.
26. Verfahren nach Patentansprüche 1 und foicjenden, dadurch gekennzeichnet, dass die unters'-.ο Oeffnung der Spinndüse innerhalb des beheizten Isolationsraumes angeordnet ist, sodass dor aus der Düse austretende Spinnfaden auf einer Länge von mindestens 1 cm von aussen erwurmt wird.
27. Verbundbaustoff, dadurch gekennzeichnet. dass er Bezirke von parallel zueinander ange.' -"dneten und in einem Giessharz eingebetteten Hohl fasern
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aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien, aufweist, wobei der Querschnitt dieser Hohlfasern vorzugsweise ein Verhältnis Wandstärke:Aussendurchmesser hat, welches kleiner als 1:6 ist und einen Durchmesser, welcher kleiner als 3OO /um ist, wodurch bei extremen- Belastungsfällen infolge der Eigenelastizität des individuellen Hohlfaserquerschnittes mit den gekennzeichneten Dimensionen eine Verminderung von Gefügespannungen bei Belastungsfällen herbeigeführt wird.
28. Verbundkörper nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern gemäss Verfahren nach Patentansprüchen 1 und folgenden erzeugt sind.
29. Verbundkörper nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Bezirke von parallel zueinander angeordneten und in einem Giessharz eingebetteten Hohlfasern aufweist, wobei die. Bezirk· verschiedene Hohlfaser-Achsrichtungen aufweisen.
30. Prepreg, dadurch gekennzeichnet, dass es Bezirke von parallel zueinander angeordneten und in einer Vorstufe eines Giessharzes eingebetteten Hohlfasern aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien, aufweist, wobei der Querschnitt dieser Hohl fasern vorzugsweise ein Verhältnis WandstärkelAussendurchmesser hat, welches kleiner als 1:6 ist, und einen Durchmesser, welcher kleiner als 300 /um ist.
31. Prepreg, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern gemäss Verfahren nach Patentansprüchen 1 und folgenden erzeugt sind.
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32. Verbundkörper nach Patentansprüchen 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Schichten von in einem ausgehärteten Giessharz eingebetteten Hohlfasern der genannten Art aufweist, welche innerhalb einer Schicht parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Achsrichtungen der Hohl fasern von Schicht zu Schicht gekreuzt, vorzugsweise in Richtung von Kraftlinien, angeordnet sind.
33. Verbundbaustoff bzw. Pr#preg nach Patentansprüchen 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass ihnen Zusatzmaterialien, wie z.B. Kohlenstofr-Fasern, zugeordnet sind, welche insbesondere zu den Hohlfasern parallel gerichtet sind.
34. Verbundbaustoff bzw. Prepreg nach Patentanspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfasern homogen zum Paket der Hohlfasern verteilt sind.
35. Verbundbaustoff bzw. Prepreg nach Patentanspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfasern schichtenweise im Paket der Hohlfasern verteilt sind.
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36, Verfahren zur Erzeugung von Verbu Jbaustoffen nach oben genannten Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hohlfa^rr aus den Düsen mittels einer Speichertrommel ab.?, .ht, auf dieser Speichertrommel zu Ringwi. .<ein stapelt und dass man diesen Ringwickel während oder nach seine·- Erzeugung mit nicht ausgehärtetem Giestharz oder dessen Vorstufen i rägnie« ..
37. Verfahren nach Patentanspruch 36, dadur >\ ^Kennzeichnet, dass die abziehende Speichertrommel sich in einem Raum, dessen Atmosphäre extrem trocken gehalten ist, befindet, vobei dieser Raum zusätzlich eine höhere Temperatur als . temperatur aufweisen kann.
38. Verfahren nach Patentanspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Imprägnierung des Ringwickels mit nichtausgehärtetem Giessharz bzw. einer Giessharzvorstufe während der Hers > « Llung des Ringwickels die aus der Düse kommenden Hohlfäden mit Heissluft (vorzugsweise über 1OO °C) bestrahlt werden, bevor sie auf die Giessharzschicht des Ringwickels auftreffen und gegenüber ausseren, schädigenden Feuchtigkeibeeinflussen infolge sofortigen Einhüllens mit nichtausgehärtetem Giessharz bzw. dessen Vorstufe geschützt werden.
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39. Verfahren nach Patentansprüchen 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass wahrend und/oder nach dem Erzeugen des Speicherwictsols Z--.,atzfasern, wie z.B. Kohlenstoffasern, auf dan Speicherwickel aufgebracht werden.
40. Verfahren nach Patentansprüchen 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass nach Fertigstellung des mit ungehärteten üiessharz bzw. mit der Giessharzvorstufe versehenen Ringwickel dieser vor seinem Abnehmen von der Speichertrommel teilweise oder ganz (beispielsweise durch Wärmeeinwirkung) ausgehärtet wird.
41. Verfahren nach Patentansprüchen 36 bis 4O, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Spinndüse oder einen Spinndüsensatz mindestens zwei Spei c her trommel η eingesetzt werden dtsrgestalt, dass eine Speichertrommel ständig von d<3n Spinndüsen Hohl fasern abzieht, währenddem mindestens an einer weiteren Speichertrommel Arbeitsvorgänge ausserhalb der Hohlfaserspeicherung ausgeführt werden.
42. Verfahr·« nach Patentansprüchen 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufwickeins der Hohlfasern auf der Speichertrommel
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: - Λ zum Zweck· einer changierenden Aufwicklung eine Relativbewegung zwischen Düsen und Speichertrommel in Richtung der Achse der Speichertrommel ausgeführt wird und/oder dass die Hohlfasern durch einen Fadenführer auf die Speichertrommel changierend aufgespult· werden.
43. Verfahren nach Patentanspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadenführer zwei gegeneinander gerichtete Druckgasstrahlen in flächiger Ausdehnung senkrecht zur Fadenachse aufweist, welche vorzugsweise extrem trockenes und heisses Gas ausstrahlen, durch welche die Hohlfasern geführt werden.
44. Verfahren nach Patentanspruch 36 und folgende, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Fäden relativ zur Trommel durch elektrostatische Kraftablenkung ausgeführt wird, indem die Fäden elektrostatisch aufgeladen und durch ein (regelbares) elektrostatisches Feld geführt werden.
45. Verfahren nach Patentanspruch 36 und folgende, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks zusätzlicher Erhöhung der Bindungeaktivität der Oberfläche
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der Hohlfasern zu dem anschliessend aufzubringenden Giessharz die Hohl fasern mit Büschelentladungen, Ultraviolett-, Röntgen- oder radioaktiver Bestrahlung vor dem Aufwickeln behandelt werden.
46. Verfahren nach Patentanspruch 36 und folgend·, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hohlfaser-Bündel flüssige Metalle durch Schleudergussverfahren eingebracht werden.
47. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörper, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlfasern der vorliegenden Patentanmeldung gebündelt und durch vorübergehende Wärmeeinwirkung ohne Zuhilfenahme von Fremdmaterialien so miteinander verbunden werden, dass Oberflächen der aneinanderllegenden Hohl fasern nach der Art eines Sinterprozesses gegenseitig verschweisst werden.
48. Vorrichtung zur Herstellung von fadenförmigen Kapillaren aus anorganischen, schmelzfähigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens folgende Teile aufweistι
Einen mit einer Bohrung versehenen Verdrängungskörper, welcher mit seiner Basis mit einem Düsenkörper dichtend an einer gegenseitigen Berührungs-
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zone verbunden ist und welcher mit seinem vorderen Ende innerhalb der Spinnöffnung der Düse einen ringförmigen Spinnspalt for-rt, durch welchen die Spinnschmelze austritt und welcher mit der inneren Wandung des Düsenkörpers einen Verteilerraum für di· Spinnschmelze im Düsenkörper vor dem ringförmig«η Spinnspalt bildet, einen mit einer Aufschmelzkammer und der Spinndüse verbundenen Züführungsraum, eine mit einem Druckgas füllbare Aufschmelzkammer, einem Zuführungsrohr für Füllgas und einer Heizvorrichtung.
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DE2555899A 1975-12-12 1975-12-12 Verfahren zur Herstellung von Hohlfasern aus anorganischen schmelzfähigen Materialien sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2555899C2 (de)

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