DE3818606A1 - Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadens - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadensInfo
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- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
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- D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
- D02G3/40—Yarns in which fibres are united by adhesives; Impregnated yarns or threads
- D02G3/402—Yarns in which fibres are united by adhesives; Impregnated yarns or threads the adhesive being one component of the yarn, i.e. thermoplastic yarn
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- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
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Description
Die Erfindung betrifft das Verfahren zum Herstellen eines
multifilen anorganischen Fadens nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Dieses Verfahren ist bekannt und üblich zur Herstellung von
Fäden mit Glasfaserseele. Bei diesem üblichen Verfahren wird
ein Hauptfaserbündel aus den anorganischen Glasfasern durch
einen Begleitfaden aus thermoplastischem Material, z.B.
Polyamid, Polyäthylen, Polypropylen, umwickelt. Ein derar
tiges Verfahren erfordert einen hohen apparativen Aufwand und
ist dabei langsam und kostspielig.
Um ein Glasfasergarn mit möglichst rundem, kompaktem Quer
schnitt herzustellen, ist es durch US-PS 43 07 497 auch
bekannt, das Garn in einer Luftdüse zu behandeln und dabei
mit einem Falschzwirn alternierender Richtung zu versehen.
Ferner wird dabei das Garn mit einer Binderflüssigkeit hehan
delt, wobei das Garn anschließend noch bei Temperaturen von
425° bis 650°C erhitzt und dadurch der Binder eingetrocknet
wird. Der Binder ist bei der Weiterverarbeitung störend bzw.
muß nach der Weiterverarbeitung des Glasfadens zu einem
Flächengebilde, z.B. Gewebe, ausgewaschen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 so fortzubilden, daß ein sofort
gebrauchsfähiger anorganischer Faden mit möglichst rundem und
kompaktem Querschnitt in einem schnellen und bezüglich der
erforderlichen technischen Einrichtungen wenig aufwendigen
Verfahren hergestellt werden kann.
Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Durch die Maßnahme nach Anspruch 2 kann vermieden werden, daß
das Hauptfaserbündel bei Zugbelastung auch Querkräften ausge
setzt wird, die insbesondere bei Glasfäden und Kohlestoffäden
zum Bruch führen.
Die nach der Erfindung vorgesehene Erhitzung des kombinierten
Faserbündels kann nach dem Aufwickeln oder in einer weiteren
Verfahrensstufe erfolgen. Durch das Erhitzen schrumpfen die
Fasern des thermoplastischen Begleitfaserbündels, wobei sie
gleichzeitig anschmelzen und sich an die Oberfläche des
Hauptfaserbündels anlegen. Hierdurch erhalten die Fasern des
Hauptfaserbündels einen Zusammenhalt und werden gleichzeitig
in einem im wesentlichen runden, kompakten Querschnitt fest
gelegt.
Eine besonders dichte, kompakte Lage der Fasern des Haupt
faserbündels läßt sich auch dadurch erzielen, daß das kombi
nierte Faserbündel mit Spannung durch die Heizzone geführt
wird.
Bei der Herstellung von faserverstärkten Verbundkörpern, die
aus einer Matrix mit Fasereinlage bestehen, besteht ein
Problem darin, eine gute Haftung zwischen Matrixmaterial und
Verstärkungsfasern zu erzielen. Die Haftung zwischen anorga
nischen Fasern und der Matrix ist häufig unzulänglich, wenn
das Matrixmaterial unter Biege- oder Zugbelastung steht.
Dieses Problem wird in einer Weiterbildung der Erfindung nach
den Ansprüchen 4 und 5 gelöst, indem zur Herstellung eines
faserverstärkten Verbundkörpers multifile anorganische Fäden
nach dieser Erfindung verwandt werden. Insofern liegt der
Vorteil der Erfindung darin, daß durch die Fasern des thermo
plastischen Begleitfaserbündels eine Modifizierung der Ober
fläche des Hauptfaserbündels eintritt, wobei die thermopla
stischen Fasern eine gute Haftung vermitteln. Das gilt insbe
sondere für Verbundwerkstoffe, deren Matrix ein Duroplast
oder Thermoplast ist. Es kann sich dabei z.B. um Leiterplat
ten, Wärmeschutzplatten, Schleifscheiben und sämtliche faser
verstärkten Kunststoffteile handeln.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels dargestellt.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Ausübung
des Verfahrens.
Von der Vorlagespule 1 wird ein Glasfaserbündel 2 abge
wickelt. Hierzu wird die Vorlagespule an ihrem Umfang durch
eine Antriebswalze 3 mit Antriebsmotor 4 angetrieben. Das
Glasfaserbündel 2 durchläuft sodann das Lieferwerk 5 und
daran anschließend eine Befeuchtungseinrichtung 11. Durch
Befeuchtungseinrichtung 11 kann das Glasfaserbündel mit
Wasser durchtränkt werden.
Von der Vorlagespule 6 wird ein Begleitfaserbündel 7 mittels
Lieferwerk 8 über Kopf abgezogen. An das Lieferwerk 8
schließt sich eine Befeuchtungseinrichtung 12 an. In der
Befeuchtungseinrichtung 12 kann das Begleitfaserbündel eben
falls mit Wasser durchtränkt werden. Das Glasfaserbündel, im
folgenden auch Hauptfaserbündel genannt, wird sodann gemein
sam mit dem Begleitfaserbündel, welches aus thermoplastischem
Material besteht, in die Texturierdüse 10 geführt und mittels
Lieferwerk 13 gemeinsam als Gesamtfaden 14 durch Lieferwerk
13 aus der Texturierdüse abgezogen. Der Gesamtfaden wird
sodann durch eine Kovektionsheizeinrichtung 15 geführt. Die
Konvektionsheizeinrichtung 15 weist vor allem ein Heizrohr 16
auf, durch welches der Gesamtfaden 14 geführt wird. Das Heiz
rohr 16 ist von außen beheizt. Der Gesamtfaden 14 wird aus
der Heizeinrichtung 15 durch Lieferwerk 17 abgezogen.
Anschließend wird der Gesamtfaden 14 zu einer Spule 20 aufge
spult. Die Aufspuleinrichtung ist lediglich schematisch dar
gestellt und besteht aus der Antriebswalze 21, die die Spule
20 an ihrem Umfang antreibt, einer Kehrgewindewelle 18 und
einem Changierfadenführer 19, welcher den Gesamtfaden längs
der Spule hin- und herführt, und einem Antriebsmotor 22 für
die Antriebswalze 21. Alle angetriebenen Teile der Vorrich
tung, also die Antriebswalze 3, das Lieferwerk 5, das Liefer
werk 8, das Lieferwerk 13, das Lieferwerk 17, die Antriebs
walze 21 können mit wählbarer Geschwindigkeit angetrieben
werden. Hierzu sind je nach Auslegung der jeweiligen Antriebe
einstellbare Getriebe oder einstellbare Frequenzgeber 9, 23,
24, 25, 26 vorgesehen. Durch Einstellung des Drehzahlverhält
nisses zwischen der Antriebswalze 3 und dem Lieferwerk 5 wird
gewährleistet, daß das Glasfaserbündel sicher von der Vorla
gespule 1 abgezogen wird. Durch das Lieferwerk 5 wird vermie
den, daß die dabei entstehenden Zugkraftschwankungen sich in
dem Glasfaserbündel 2 bis in die Texturierdüse 10 fortset
zen.
Durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Lieferwerk 5 vor
der Texturierdüse und dem Lieferwerk 13 hinter der Texturier
düse wird die Fadenspannung eingestellt, mit der das Glas
faserbündel 2 durch die Texturierdüse 10 geführt wird. In
einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird das Glas
faserbündel, welches das Hauptfaserbündel ist, unter relativ
großer Spannung durch die Texturierdüse 10 geführt. Dadurch
wird vermieden, daß die Luftkräfte, die in der Texturierdüse
10 an dem Hauptfaserbündel angreifen, zu Deformierungen der
Filamente führen. Das ist vorteilhaft, weil die anorganischen
Fasern des Hauptfaserbündels wenig geeignet sind, Querkräfte
aufzunehmen. Es kommt daher darauf an, daß sie ihre Ausrich
tung in der Längsrichtung des Fadens im wesentlichen beibe
halten.
Das Drehzahlverhältnis zwischen dem Lieferwerk 8 vor und dem
Lieferwerk 13 hinter der Texturierdüse bestimmt die Faden
spannung, mit der der thermoplastische Begleitfaden 7 in die
Texturierdüse 10 geführt und mit dem Hauptfaserbündel 2
vermischt wird. Dabei ist die Liefergeschwindigkeit des
Lieferwerks 8 bevorzugt größer als die Abzugsgeschwindigkeit
des Lieferwerks 13. Dadurch wird erreicht, daß die Filamente
des Begleitfaserbündels durch die Luftkräfte einem Platz
wechsel unterworfen werden und Bögen bilden, die das Haupt
faserbündel durchdringen. Bei noch größerer Zuliefergeschwin
digkeit 8 relativ zur Abzugsgeschwindigkeit 13 wird überdies
erreicht, daß die Luftkräfte auch dazu führen, daß die Fila
mente des Begleitfaserbündels Schlingen, Schlaufen bilden,
welche das Hauptfaserbündel durchdringen. Durch Einstellung
der Überlieferung (Verhältnis der Zuliefergeschwindigkeit 8
zur Abzugsgeschwindigkeit 13) kann zudem bestimmt werden, wie
weit Stücke dieser Schlingen, Schlaufen, Bögen über den Quer
schnitt des Hauptfaserbündels hinausragen.
Bei der Texturierdüse 10 kann es sich um eine Verwirbelungs
düse handeln, wie sie üblicherweise zur Herstellung von
lufttexturierten Garnen verwandt wird (Ausführungsbeispiele
z.B. in: "Textilpraxis" 1969, S. 515 (Lünenschloß u.a.:
"Texturierung von Chemiefäden im Luftstrom")).
Es kann sich aber auch um eine sog. Tangeldüse handeln, die
lediglich zur Herstellung von Verknotungen dient. Ausfüh
rungsbeispiele derartiger Düsen ergeben sich z.B. aus der
CH-PS 4 15 939 (DuPont).
Wie bereits erwähnt, wird der Gesamtfaden 14 mit einer ein
heitlichen Geschwindigkeit aus der Texturierzone durch
Lieferwerk 13 abgeführt. Der Hauptfaden wird mit nur geringer
Uberlieferung, die zwischen 0 bis 5% beträgt, in die Textu
rierzone geführt. Der thermoplastische Faden hat gleichzeitig
eine Überlieferung zwischen 10 und 100%. Dadurch, daß der
Glasfaden ziemlich stramm durch die Texturierdüse 10 läuft,
reichen die Luftkräfte nicht aus, den Glasfaden vollständig
aufzulösen. Vielmehr werden nur in den äußeren Filamenten
Platzwechselerscheinungen hervorgerufen. Das hat zur Folge,
daß die Filamente des thermoplastischen Begleitfadens nur mit
diesen Glasfilamenten, die einen Platzwechsel durchführen,
verflochten oder in sonstiger Weise verblasen werden. Daher
legen sich die Filamente des thermoplastischen Begleitfadens
nach Art eines Mantels um den Glasfaden herum.
Das Drehzahlverhältnis zwischen dem Lieferwerk 13 und dem
Lieferwerk 17 bestimmt die Fadenspannung des Gesamtfadens in
dem Heizrohr 16.
Die Temperatur des Heizrohres 16 wird so hoch eingestellt,
daß das Polymer des Begleitfaserbündels zumindest erweicht.
Durch die bei Hitze auftretende Schrumpfung des Polymers
bewirken die Faserstücke der Filamente des Begleitfaserbün
dels, welche quer zur Fadenachse liegen, also die Schlingen,
Schlaufen, Bögen und dgl., eine Kompaktierung des Quer
schnitts des Gesamtfadens. Gleichzeitig werden vor allem die
Filamentstücke, die über die Außenoberfläche des Gesamtfadens
hinausragen, erweicht. Dadurch binden diese Filamentstücke
die Filamente des Hauptfaserbündels dauerhaft ein. Ferner
entsteht durch die Schwingungen des Gesamtfaserbündels im
Heizrohr auf allen Bereichen des Umfangs des Gesamtfaserbün
dels Kontakt mit dem Heizrohr 16. Dadurch werden die über den
Umfang des Gesamtfadens hinausstehenden Polymerfilamente an
die Oberfläche des Gesamtfadens "angebügelt". Auch hierdurch
wird die Einbindung verstärkt. Dabei kann es nicht ausge
schlossen werden und es ist nicht nur unschädlich, sondern in
besonderen Fällen auch erwünscht, daß die Temperatur des
Heizrohres so hoch ist, daß es zum Schmelzen der Polymerfila
mentstücke, die über die Oberfläche des Gesamtfadens hinaus
ragen, kommt. Die Temperatur des Heizrohres kann auch über
der Schmelztemperatur des Polymers liegen. Es muß lediglich
vermieden werden, daß es durch Temperatureinwirkung zur
Zerstörung des Polymers kommt.
Das Gesamtfaserbündel wird mit einer relativ hohen Spannung
durch das Heizrohr geführt. Das heißt, daß die Abzugsge
schwindigkeit des Lieferwerks 17 geringfügig höher, gleich
oder geringfügig kleiner ist als die Zuführgeschwindigkeit
des Lieferwerks 13. Bei einer Voreilung des Lieferwerks 13
von 0 bis 5% ist noch gewährleistet, daß der Gesamtfaden
unter einer ausreichenden Spannung steht, wobei sich die
Schrumpfkräfte vor allem in Querrichtung auswirken können.
Durch Einstellung der Geschwindigkeit der Antriebswalze 21
können weiche oder harte Spulen hergestellt werden.
Die Erfindung hat gegenüber der bekannten Luftstrahlbehand
lung des Glasfaserbündels den Vorteil, daß das Glasfaser
bündel nicht oder nur in geringem Maße an den Platzwechsel
erscheinungen teilnimmt. Daher tritt im Gegensatz zu der
bekannten Luftstrahlbehandlung kein bzw. nur ein geringer
Festigkeitsverlust ein. Durch die Erfindung entstehen anorga
nische, z.B. Glas-Fäden, die eine Art Ummantelung aus thermo
plastischem Material besitzen. Sie eignen sich daher sehr gut
für die Weiterverarbeitung und haben insbesondere in faser
verstärkten Werkstoffen eine gute Verbindung mit der Werk
stoffmatrix. Bei Herstellung von Flächengebilden wie Geweben
oder dgl. ist es möglich, die Polymerkomponente durch
Lösungsmittel wieder auszuwaschen.
Bezugszeichenaufstellung:
1 Vorlagespule, Glasfaserbündel
2 Glasfaserbündel, Hauptfaserbündel
3 Antriebswalze
4 Antriebsmotor
5 Lieferwerk
6 Vorlagespule, Begleitfaserbündel
7 Begleitfaserbündel
8 Lieferwerk
9 Getriebe, Frequenzgeber
10 Texturierdüse
11 Befeuchtungseinrichtung
12 Befeuchtungseinrichtung
13 Abzuglieferwerk
14 Gesamtfaden, Kombinationsfaden
15 Heizeinrichtung
16 Heizrohr
17 Lieferwerk
18 Changiereinrichtung
19 Changierfadenführer
20 Aufwickelspule
21 Antriebswalze
22 Antriebsmotor
23 Getriebe, Frequenzgeber
24 Getriebe, Frequenzgeber
25 Getriebe, Frequenzgeber
26 Getriebe, Frequenzgeber
23 Getriebe, Frequenzgeber
2 Glasfaserbündel, Hauptfaserbündel
3 Antriebswalze
4 Antriebsmotor
5 Lieferwerk
6 Vorlagespule, Begleitfaserbündel
7 Begleitfaserbündel
8 Lieferwerk
9 Getriebe, Frequenzgeber
10 Texturierdüse
11 Befeuchtungseinrichtung
12 Befeuchtungseinrichtung
13 Abzuglieferwerk
14 Gesamtfaden, Kombinationsfaden
15 Heizeinrichtung
16 Heizrohr
17 Lieferwerk
18 Changiereinrichtung
19 Changierfadenführer
20 Aufwickelspule
21 Antriebswalze
22 Antriebsmotor
23 Getriebe, Frequenzgeber
24 Getriebe, Frequenzgeber
25 Getriebe, Frequenzgeber
26 Getriebe, Frequenzgeber
23 Getriebe, Frequenzgeber
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines multifilen, anorganischen
Fadens durch Zusammenbinden der anorganischen Fasern,
insbesondere Glasfasern, Kohlestoffasern, Metallfasern
eines Hauptfaserbündels mittels eines Begleitfaser
bündels, welches Begleitfaserbündel aus thermoplastischen
Endlosfasern besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Hauptfaserbündel gemeinsam mit dem ungespannten
Begleitfaserbündel durch die Verwirbelungszone einer
Gasdüse geführt und darin durch Gasstrahlen und/oder
Gaswirbel derart verblasen wird, daß Fasern des Begleit
faserbündels stückweise in Form von Schlingen, Schlaufen,
Bögen und dgl. in das Hauptfaserbündel eindringen und mit
dem Hauptfaserbündel vermischt werden,
und daß das kombinierte Faserbündel anschließend bei
einer zur Erweichung des Begleitfaserbündels ausreichen
den Temperatur erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Hauptfaserbündel unter Spannung durch die Verwirbe
lungszone geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das kombinierte Faserbündel unter Spannung durch die
Heizzone geführt wird.
4. Faserverstärkter Verbundwerkstoff,
gekennzeichnet durch
Verstärkungsfäden, die aus einem multifilen, anorga
nischen Hauptfaserbündel hestehen, welches mit einem
thermoplastischen Begleitfaserbündel derart verbunden
ist, daß Fasern des Begleitfaserbündels in Form von
Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. in das Hauptfaser
bündel eindringen und in das Hauptfaserbündel eingemischt
sind,
und daß Fasern des Begleitfaserbündels in Form von
Schlingen, Schlaufen, Bögen und dgl. auf der Oberfläche
des Hauptfaserbündels liegen und dieses umschließen.
5. Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Verbund
körpers,
gekennzeichnet durch
die Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 3 herge
stellten Glasfadens, Kohlestoffadens, Metallfadens.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3818606A DE3818606A1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadens |
DE8989109563T DE58902859D1 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-26 | Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadens. |
EP89109563A EP0344650B1 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-26 | Verfahren zum Herstellen eines multifilen, anorganischen Fadens |
ES198989109563T ES2036297T3 (es) | 1988-06-01 | 1989-05-26 | Procedimiento para la fabricacion de un hilo inorganico multifiliar. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3818606A DE3818606A1 (de) | 1988-06-01 | 1988-06-01 | Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3818606A1 true DE3818606A1 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=6355589
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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DE8989109563T Expired - Fee Related DE58902859D1 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-26 | Verfahren zum herstellen eines multifilen, anorganischen fadens. |
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EP0579082B1 (de) * | 1992-07-10 | 1998-08-26 | Hoechst Aktiengesellschaft | Verfahren zur Wärmebehandlung von sich bewegenden Garnen und Vorrichtung zur Durchführung dieser Behandlung |
EP0586951B1 (de) * | 1992-08-26 | 1999-10-06 | Hoechst Aktiengesellschaft | Feintitrige Zweikomponenten-Schlingengarne hoher Festigkeit, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Nähgarne und Stickgarne |
EP1108806A1 (de) * | 1999-12-14 | 2001-06-20 | Andreas Bodmer | Lufttexturierung oder Luftverwirbelung von Multifil-Monofil Hybridgarn |
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US2985995A (en) * | 1960-11-08 | 1961-05-30 | Du Pont | Compact interlaced yarn |
FR1302030A (fr) * | 1961-07-26 | 1962-08-24 | British Nylon Spinners Ltd | Perfectionnements à la fabrication de fils à âme |
-
1988
- 1988-06-01 DE DE3818606A patent/DE3818606A1/de not_active Withdrawn
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1989
- 1989-05-26 EP EP89109563A patent/EP0344650B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-26 DE DE8989109563T patent/DE58902859D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-26 ES ES198989109563T patent/ES2036297T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0344650B1 (de) | 1992-12-02 |
DE58902859D1 (de) | 1993-01-14 |
ES2036297T3 (es) | 1993-05-16 |
EP0344650A3 (en) | 1990-09-26 |
EP0344650A2 (de) | 1989-12-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |