EP0486884B1

EP0486884B1 - Verfahren zur Herstellung von Mischgarn

Info

Publication number: EP0486884B1
Application number: EP91118964A
Authority: EP
Inventors: Regina Laws
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2011-11-07
Also published as: DE4036926A1; DE59106368D1; CA2054929A1; JPH04263638A; EP0486884A1; US5177840A; ES2076443T3; CA2054929C

Description

Die Erfindung betrifft ein verfahren zur Herstellung von Mischgarn mit verbesserter verarbeitbarkeit gemaß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Art von Mischgarn, auf die sich die Erfindung bezieht, sind endlose Thermoplastfasern und Verstärkungsfasern homogen miteinander vermischt . Solches Garn läßt sich - in Form textilen Flächengebilden, z.B. von Gelegen oder Geweben - leicht verformen und zu dreidimensionalen Gebilden drapieren. Durch Verpressen dieser Gebilde bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Thermoplasten entstehen hochwertige Faserverbundwerkstoffe.
In der EP-B 156 599 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Mischgarns beschrieben, bei dem ein Thermoplast-Faserkabel und ein KohlenstoffFaserkabel jeweils für sich gespreizt und anschließend wieder zusammengeführt und innig vermischt werden.
Die beiden Faserkabel sollen dabei zu praktisch identischer Breite gespreizt werden. Das so hergestellte Mischgarn kann mit einer Schlichte versehen und u.a. zu einem Gewebe weiterverarbeitet werden. Es hat sich nun gezeigt, daß Garne, die nach EP-B 156 599 hergestellt worden sind, die Schlichte nicht optimal aufnehmen, so daß beim Weben die Fasern aufspleißen und Faserbrüche auftreten können, was zur Folge hat, daß die aus den Geweben hergestellten Laminate nicht gleichmäßig gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, das nach EP-B 156 599 hergestellte Mischgarn so zu verbessern, daß es optimal Schlichte aufnehmen kann und problemlos verwebt werden kann, so daß daraus hergestellte Laminate stets gleichmäßig gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine gute Zugfestigkeit, aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spreizung so durchgeführt wird, daß das Verstärkungsfaserband um 20 bis 100 % breiter ist als das Thermoplastfaserband.
Wenn in der vorliegenden Patentanmeldung die Rede von "Fasern'' ist, so sind dabei Bündel von endlosen, parallelen Einzelfilamenten gemeint.
Für die Thermoplastfasern kommen grundsätzlich alle thermoplastischen Kunststoffe in Frage, die zu Fasern versponnen werden können. Bevorzugt sind teilkristalline Thermoplasten mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 50°C, vorzugsweise oberhalb von 100°C. Besonders geeignet sind Polyetherketone, Polyimide, Polyphenylensulfid, Polyamide, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat und flüssig-kristalline Polyester. Die Fasern weisen im allgemeinen einen Titer von 500 bis 20000 dtex, vorzugsweise 500 bis 5000 dtex, auf; sie bestehen aus 100 bis 10.000 Einzelfilamenten mit einem Durchmesser zwischen 10 und 60 »m, vorzugsweise von 20 bis 40 »m.
Als Verstärkungsmaterialien kommen Fasern aus Kohlenstoff, Glas, Metall, Bor, Bornitrid, Siliciumcarbid sowie aromatischem Polyamid in Frage. Bevorzugt sind Glas- und insbesondere Kohlenstoffasern. Sie weisen im allgemeinen einen Titer zwischen 1.000 und 10.000 d tex auf; sie bestehen aus 1000 bis 45.000, vorzugsweise 3000 bis 12.000 Einzelfilamenten mit einem Durchmesser zwischen 3 und 150 »m.
Der Anteil der Thermoplastfasern im Mischgarn kann durch geeignete Wahl des Titers der Thermoplastfasern und Verstärkungsfasern eingestellt werden. Außerdem können die Thermoplastfasern auch von mehreren Spulen abgezogen und zusammengeführt werden. Im fertigen Mischgarn soll der Thermoplastgehalt vorzugsweise zwischen 30 und 75 Vol.-%, insbesondere zwischen 35 und 65 Vol.-% liegen.
Die Abbildung zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Kohlenstoffasern (1a) und Thermoplastfasern (1b) werden von Spulen (2a) bzw. (2b) abgezogen. Anschließend durchlaufen die Fasern die Spreizvorrichtungen (3a) bzw. (3b). Die Spreizung kann grundsätzlich über Spreizkämme erfolgen, bevorzugt sind Vorrichtungen, in denen die Fasern einem Flüssigkeitsstrahl oder einem Gasstrahl ausgesetzt sind. Eine besonders bevorzugte Luftstrahl-Vorrichtung ist in EP-B 156 599 ausführlich beschrieben. Der Gasdruck soll dabei so hoch sein, daß die Kapillarkräfte, welche die Einzelfilamente zusammenhalten, überwunden werden, er darf aber nicht so hoch sein, daß die Fasern brechen. Bei Kohlenstoffasern sind Luftdrücke von 0,05 bis 1 bar ausreichend, bei Thermoplastfasern können Drücke zwischen 0,05 und 2 bar angewandt werden.
Die Breite der beim Spreizen entstehenden Bänder kann außer durch den Druck der auftreffenden Flüssigkeit oder Luft auch noch durch die Faserspannung beeinflußt werden, die im allgemeinen zwischen 20 und 200, vorzugsweise zwischen 30 und 120 g liegt. Die Breite der Bänder kann zwischen 2 und 10 cm, vorzugsweise zwischen 3 und 8 cm schwanken. Erfindungsgemäß muß das Verstärkungsfaserband um 20 bis 100 %, vorzugsweise um 40 bis 80 % breiter sein als das Thermoplastfaserband.
Nach dem Spreizen werden die Bänder über Rollen oder Stäbe (4) zusammengeführt, wobei vorzugsweise Rollen bzw. Stäbe so angeordnet sind, daß das Mischband zweimal umgelenkt wird. Dadurch wird erreicht, daß die beiden Faserarten homogen gemischt werden, so daß im Idealfall Thermoplastfilamente und Verstärkungsmaterial-Filamente im Mischgarn statistisch verteilt sind. Zusätzlich zu den Rollen bzw. Stäben kann das Mischband noch einer weiteren Gasstrahlvorrichtung zugeführt werden, in der es verwirbelt wird. Dadurch kann in manchen Fällen die Vermischung noch verbessert werden.
Das Mischband kann anschließend durch ein Flüssigkeitsbad (5) geführt werden, welches eine Schlichtelösung enthält. Geeignet sind übliche Textilschlichten, z.B. solche auf Basis von Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon oder Polyacrylaten. Die Schlichte ermöglicht das Weiterverarbeiten zu textilen Flächengebilden, z.B. das Verweben des Garns. Nach dem Schlichtebad durchläuft das Mischband eine Trocknungsvorrichtung (6), in der das Lösungsmittel der Schlichtelösung wieder entfernt wird. Dann wird in einer Vorrichtung (7) das Band zu einem kompakten Querschnitt zusammengefaßt. Die Vorrichtung (7) kann z.B. eine Rolle sein, die einen V- oder U-förmigen Innenquerschnitt hat. Schließlich wird das Mischgarn auf einer Spule (8) aufgewickelt.
Das erfindungsgemäß hergestellte Mischgarn kann problemlos, ohne daß es zu Faserbrüchen kommt, auf üblichen Webstühlen zu Geweben oder Gewirken weiterverarbeitet werden. Aus diesen können dann durch Verpressen bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Thermoplasten Faserverbundwerkstoffe hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Mischgran wobei Fasern aus einem thermoplastischen Kunststoff (1b) und Fasern aus einem Verstärkungsmaterial (1a) jeweils für sich zu einem Band aus parallelen Einzelfilamenten aufgespreizt werden, die beiden Bänder über Stäbe oder Rollen (4) zusammengeführt, homogen vermischt, mit einer Schlichte versehen und wieder zu einem kompakten Querschnitt zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizung so durchgeführt wird, daß das Verstärkungsfaserband um 20 bis 100 % breiter ist als das Thermoplastfaserband.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsfaserband um 40 bis 80 % breiter ist als das Thermoplastfaserband.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenführen der beiden Bänder zusätzlich eine Gasstrahlvorrichtung zum Verwirbeln eingesetzt wird.