EP3911785A1 - Hybrid-garn sowie vorrichtung und verfahren zur herstellung eines hybridgarns - Google Patents

Hybrid-garn sowie vorrichtung und verfahren zur herstellung eines hybridgarns

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Publication number
EP3911785A1
EP3911785A1 EP20702517.2A EP20702517A EP3911785A1 EP 3911785 A1 EP3911785 A1 EP 3911785A1 EP 20702517 A EP20702517 A EP 20702517A EP 3911785 A1 EP3911785 A1 EP 3911785A1
Authority
EP
European Patent Office
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yarn
continuous
hybrid
continuous yarn
spread
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20702517.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Christe
Silvan SCHÄFLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Original Assignee
SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SSM Schaerer Schweiter Mettler AG filed Critical SSM Schaerer Schweiter Mettler AG
Publication of EP3911785A1 publication Critical patent/EP3911785A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/18—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by combining fibres, filaments, or yarns, having different shrinkage characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
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    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
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    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/18—Separating or spreading
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/04—Heat-responsive characteristics
    • D10B2401/041—Heat-responsive characteristics thermoplastic; thermosetting

Definitions

  • the invention relates to a hybrid yarn made of thermoplastic fibers and reinforcing fibers and a method and an apparatus for its production.
  • Hybrid yarns in which yarns made of thermoplastic fibers are combined with reinforcing fibers are known from the prior art.
  • Yarns in the form of continuous filaments for example made of polyester, polyamide or polyethylene, are used.
  • filaments made of glass fibers or carbon fibers (for example aramid) are used as reinforcing fibers.
  • DE 10 2007 028 373 A1 describes a hybrid yarn in the production of which the individual components are brought together and then mixed by an air texturing method. This is to achieve the most homogeneous possible distribution of the individual filament types.
  • EP 0 599 695 A1 discloses a method for producing hybrid roving, in which the various continuous filaments are spun together in bundles in the form of a web.
  • thermoplastic fibers The mixing of the reinforcing fibers and thermoplastic fibers is realized here by a Venturi nozzle, which throws the filaments in a web shape onto the glass fiber.
  • a Venturi nozzle Another process for producing a hybrid yarn or hybrid roving is disclosed by DE 10 2011 010 592 A1. Individual rovings are formed from a few individual filaments of the different components, which are then combined in a further process step and bundled to form a hybrid yarn.
  • JP 2015 067 926 A discloses the production of a hybrid yarn from a reinforcing fiber and a thermoplastic synthetic fiber.
  • the plastic fiber is subjected to an increase in temperature and subsequent false twist before it is brought together with the reinforcing fiber.
  • the hybrid yarn is formed using a pneumatic interlacing nozzle and wound onto a spool.
  • a disadvantage of the known hybrid yarns produced by the above method is that parts of the reinforcing yarn are damaged during manufacture and thus weakened become.
  • the connection of the thermoplastic yarns with the reinforcing fibers to form a hybrid yarn is, however, only achieved by the process step causing damage.
  • This process step required for yarn formation includes, for example, texturing, spinning or rolling.
  • the reinforcing fibers used are made as fine as possible, whereby mechanical or fluidic yarn formation or intermixing results in damage to the reinforcing fibers and thus to the hybrid yarn.
  • the object of the invention is thus to drive a hybrid yarn and its production process and to provide the device necessary for this, which avoids a process step to form the hybrid yarn after the individual components have additionally combined the individual filaments or fibers.
  • the object of the invention is thus to drive a hybrid yarn and its production process and to provide the device necessary for this, which avoids a process step to form the hybrid yarn after the individual components have additionally combined the individual filaments or fibers.
  • the occurrence of fiber or filament damage can be counteracted.
  • a novel hybrid yarn is proposed from at least two continuous yarns, a first continuous yarn is a multifilament yarn made of reinforcing fibers and a second continuous yarn is a crimped yarn made of thermoplastic fibers in the form of a parallel thread sheet.
  • the parallel sheet is ge forms by arranging a plurality of crimped filaments next to each other in one plane.
  • An endless thread is to be understood as a collection of a plurality of endless filaments.
  • the second continuous yarn is a crimped (textured) yarn, it has the property of an irregularly formed surface, with the texturing (crimping) also allowing the textured fibers to be displaced transversely to the grain direction.
  • the first continuous yarn is advantageously a multifilament yarn made of carbon with a slight undulation. There is a slight undulation if only a small part of the filaments present in the continuous yarn is not arranged parallel to a yarn running direction. Crosswise filaments can lead to knots and weaken the continuous filament.
  • other high-quality reinforcing fibers are also conceivable, for example aramid fibers, nylon fibers, glass fibers or polymethyl methacrylate fibers.
  • Continuous yarns of this type are known from the prior art.
  • the first continuous yarn preferably consists of 6 ⁇ 00 to 60 ⁇ 00 filaments with a tensile strength of at least 500 kg / mm 2.
  • the first continuous yarn preferably consists of 12 ⁇ 00 to 24 ⁇ 00 filaments, this number of filaments has been found to be particularly suitable for the production of the hybrid yarn with the described method.
  • the filaments are arranged in such a way that a flat, continuous filament yarn results (for example Torayca T700 from the manufacturer Toray).
  • Such continuous yarns are very finely worked, so that there is a specific weight of 400 grams to 8 ⁇ 00 grams or 800 grams to T600 grams per 1 ⁇ 00 meters.
  • the second continuous yarn is advantageously made of a polyethylene (PE), a polypropylene (PP), a polyamide (PA), a polyester (PES) or a polyaryl ether ketone (for example polyether ether ketone, PEEK) and has a titer of 20 to 500 dtex on, whereby this information relates to a single continuous thread from the family of threads, which in its entirety represents the second continuous thread.
  • the use of thermoplastic materials has proven to be advantageous.
  • the second continuous yarn is preferably a family of threads made up of a plurality of core yarns, the core yarns consisting of an uncrimped core fiber and of crimped wrapping fibers and the core fibers made of the same material as the wrapping fibers.
  • Such crimped or textured yarns are also known from the prior art and are available in a stretched state wound on bobbins. The production of such yarns for use as second continuous yarns with an air texturing process has proven successful.
  • a second continuous yarn with a group of 10 to 200 continuous threads is preferably contained in a hybrid yarn with a first continuous yarn consisting of 12-00 filaments.
  • the exact size of the second continuous yarn depends on the material used and the selected yarn size. It has been shown, however, that a group of threads with fewer than 10 continuous threads lead to such a small distribution within the hybrid yarn that the hybrid yarn cannot be held together properly without a further processing step such as, for example, the air texturing known from the prior art is. However, this in turn would lead to fiber damage and weakening of the hybrid yarn.
  • a unwinding device for unwinding a first continuous yarn from a bobbin, the unwinding device being provided with a brake
  • a relief spreader to spread the first continuous yarn in the form of a compact band
  • a flow spreader arranged between the pairs of pinch rollers to form a spread first continuous yarn
  • a laying roller for depositing the spread first continuous yarn and the thread sheet of the second continuous yarn, the thread sheet being placed over the spread continuous yarn to form a thread sheet of the hybrid yarn;
  • At least two deflections with an arrangement of the deflections wrapping the laying roller through the spread first continuous yarn and the yarn sheet of the second continuous yarn by more than 30 degrees;
  • a winding device for the hybrid yarn to form a bobbin for the hybrid yarn to form a bobbin.
  • the first continuous yarn which is in the form of a tape wound on a spool, is drawn off from the spool held in a unwinding device with the aid of the first pair of pinch rollers. After leaving the bobbin, the first continuous yarn passes through a tension sensor and subsequently through a relief spreader and spreading rollers. The current tension of the first continuous yarn is measured with the help of the tension sensor.
  • the unwinding device is equipped with a brake, on which a control acts and sets a predetermined target value for the yarn take-off. A tight or regulated tension in the first continuous yarn is a prerequisite for an optimal spreading process.
  • a displacement of a deflection roller in a direction transverse to the transport direction of the fila elements of the first continuous yarn is introduced with low amplitude and high frequency.
  • the continuous yarn is lifted out of the transport path by the deflecting roller, and the continuous yarn is loaded and relieved in rapid, repetitive alignment, whereby the individual filaments of the first continuous yarn are detached from one another and drawn out in width.
  • a preparation film or protective lacquer which may be present on the first continuous filament is loosened, so that it falls from the continuous filaments in the subsequent spreading rollers due to a deflection with a small radius.
  • Relief spreaders as well as the spreading rollers used are known from the prior art and are widely used in the processing of multifilament yarns.
  • the first pair of pinch rollers is followed by a second pair of pinch rollers, a flow spreader being arranged between the pair of pinch rollers.
  • the two pairs of pinch rollers are motor-driven and serve to unwind and convey the first continuous yarn.
  • the first pair of pinch rollers pulls the first continuous yarn off the bobbin and subsequently through the relief spreader and the spreading rollers.
  • the second pair of pinch rollers regulates the immersion depth of the filaments in the flow spreader.
  • the flow spreader is arranged between the first and the second pair of pinch rollers.
  • the first continuous yarn is drawn between two support rolls by an air flow.
  • the air flow is usually guided from top to bottom through the filaments of the first continuous yarn.
  • the air flow is generated by a vacuum source that draws down the air flowing through the filaments.
  • the flow causes the filaments to be further separated and any adhering components from protective layers or sizing to be sucked off. During this process, the filaments are pulled down. To prevent them from being drawn too deep into the flow spreader and thereby being damaged, the filaments are pulled off by the driven second pair of pinch rollers.
  • the flow spreader can also be supplemented by a corresponding sensor, which causes a change in the speed of the second pair of pinch rollers when the fila penetrates the flow spreader too deeply or too little.
  • a plurality of bobbins with crimped continuous filaments are provided on a bobbin frame, a so-called creel, to form the second continuous yarn.
  • the number of bobbins corresponds to the number of continuous threads which are to form the hybrid yarn together with the first continuous yarn.
  • the continuous threads are drawn off the bobbins and passed over a comb.
  • the individual continuous filaments are arranged closely next to one another and thus form the thread bundle of the second continuous filament.
  • the continuous filaments can be placed very close to one another without the individual continuous filaments crossing each other in their further course.
  • the spread first continuous yarn and the thread sheet of the second continuous yarn are guided on a laying roller.
  • the thread sheet of the second continuous yarn is placed on the surface of the spread first continuous yarn.
  • the two components have the same speed.
  • the laying roller is usually driven. At least two deflections are arranged after the laying roller, the first deflection being arranged in relation to the laying roller in such a way that there is a minimal looping of the laying roller of more than 30 angular degrees. This looping of the laying roller through the components of the hybrid yarn placed on top of one another causes the individual filaments of the first and second continuous yarns to be nestled together.
  • the laying roller and the subsequent deflections contribute to the formation of a thread family of the hybrid yarn.
  • the deflections can be formed from freely rotating rollers, standing guide rods or with the help of air currents.
  • the pretensions with which the first continuous yarn and the thread sheet of the second continuous yarn are placed on the laying roller are matched to one another, so that there are no or only insignificant deformations due to the tension conditions for the subsequent winding of the hybrid yarn formed.
  • the thread group of the hybrid yarn is guided into a pair of pressure rollers.
  • the pair of pressure rollers comprises a driven lower roller and an upper roller with an elastic surface.
  • the top roller is pressed against the bottom roller by an actuator.
  • Pneumatic or hydraulic pressure cylinders can be used as actuators.
  • Spring-loaded or weight-loaded actuators are also conceivable.
  • the pressure acting on the thread sheet of the hybrid yarn between the upper roller and the lower roller depends on the materials used for the hybrid yarn, but is typically 200 to 500 Who 2 .
  • the pair of pressure rollers serves on the one hand as a conveyor drive for the yarn sheet of the hybrid yarn and for pressing the inserted yarn sheet of the hybrid yarn.
  • the hybrid yarn After pressing, the hybrid yarn is wound into a bobbin in a winding device.
  • Known Aufwindevorrichtun conditions are used from spinning technology.
  • a heat path for crosslinking the continuous yarns is provided in front of the winding device.
  • individual filaments of the second continuous yarn which partially protrude from the yarn structure due to the crimp as individual filaments, are melted on the surface. This melting of the texture leads to a connection between the second continuous filaments and thus to a further improved binding between the filaments of the first continuous yarn and the second continuous yarn.
  • the comb is preferably adjustable to adjust an arrangement of the individual second continuous threads with respect to one another and with respect to the spread first continuous yarn.
  • a mutual adjustment relates to an adjustment of individual comb widths of the comb, which results in an uneven or arranged in a certain pattern of the continuous threads of the second continuous yarn.
  • the thread sheet which is formed from the second filaments can consist of filaments arranged in a uniform manner next to one another with an identical spacing. By mutually adjusting the comb, the endless filaments can be lined up next to one another with different distances. An adjustment of the comb in relation to the spread first continuous yarn causes a change in a position of the entire comb.
  • the family of threads of the second continuous yarn formed from the continuous threads can be variably aligned with the family of threads of the first continuous yarn.
  • the continuous filaments of the second filament yarn arranged on the side edge can be guided more densely, that is to say with a smaller distance, than the filaments arranged centrally in the thread sheet.
  • the adjustability of the comb also means a simple replacement of the comb. The use of different different combs and a corresponding adjustment of their position a variety of blends of the first with the second continuous yarn can be achieved.
  • two creels are advantageously provided for covering the spread first continuous yarn on the laying roller, each with a thread sheet of the second end loose yarn from an upper and a lower side.
  • the individual continuous threads are passed from the bobbins through a comb and arranged in parallel on the laying roller.
  • two or more flow spreaders connected in series are advantageously arranged between the first pair of pinch rollers and the second pair of pinch rollers.
  • a spray head for applying an additive and a subsequent heating section in front of the winding device are provided.
  • Powders which are sprayed onto the hybrid yarn are preferably used as additives.
  • the powder used is preferably made of the same material as the second continuous yarn and has a grain size of 20 pm to 500 pm, preferably the grain size is 100 pm.
  • different materials such as polyester can also be used for the material of the second continuous yarn.
  • the first continuous yarn is fed as a spread first continuous yarn to a second pair of pinch rollers via a flow spreader connected to a vacuum source;
  • the hybrid yarn is preferably passed through a thermal stretch after the pressing and before the winding. It is also advantageous if an optimization of a cross-linking of the first continuous yarn and the second continuous yarn is carried out by regulating a thread tension of the thread family of the second continuous yarn. Since the second continuous yarn is a more or less elastic yarn due to the choice of material or the design of a core yarn, the effect of the crosslinking with the filaments of the first continuous yarn can be achieved by appropriate tensioning of the second continuous yarn. loose yarns are changed. It is important to ensure that the thread sheet is not biased in such a way that this causes the hybrid yarn to deform.
  • the first continuous yarn is preferably passed into a second flow spreader after passing through a first flow spreader before reaching the second pair of pinch rollers. This results in an improvement and a more even spread.
  • the hybrid yarn is advantageously sprayed with an additive in a spray head and then passes through a heating section.
  • the subsequent heating of the hybrid yarn sprinkled with the powder melts the individual grains of the powder and bakes them with the fibers of the second continuous yarn. This process improves the adhesion of the reinforcing fibers to the fibers of the second continuous yarn and creates a particularly dimensionally stable hybrid yarn for the use of the hybrid yarn in subsequent processing processes.
  • a group of threads of the second continuous yarn is placed on the laying roller on both sides of the first spreading yarn.
  • Figure 1 Schematic representation of a first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 Schematic representation of a second embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 3 Schematic representation of a third embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method for producing the hybrid yarn in a first embodiment.
  • a first continuous yarn 1 is from one Coil 3 unwound, the coil 3 rotates in the direction of the arrow.
  • the first continuous yarn 1, which is a reinforcing yarn in the form of a band consisting of a plurality of filaments, is guided by a tension sensor 5 following the bobbin 3.
  • the tension sensor 5 By the tension sensor 5, the tension in the first continuous yarn 1 is measured and acted on a control on a brake 4 of the bobbin 3, so that the first continuous yarn 1 is unwound with a constant tension from the bobbin 3.
  • the first continuous yarn 1 passes through a relief spreader 6 and subsequent spreading rollers 7 and then arrives in a first pair of pinch rollers 8.
  • the first pair of pinch rollers 8 is the actual conveying member which unwinds the first continuous yarn 1 from the bobbin 3 and through the tension sensor 5, the relaxation spreader 6 and the spreading rollers 7 pulls.
  • the first continuous yarn 1 is guided to a second pair of pinch rollers 9 via a flow spreader 10.
  • the second pair of clamp rollers 9 serves to determine the immersion depth of the first continuous yarn 1 in the flow spreader 10.
  • the first continuous yarn 1 is passed through an air flow which is generated with the aid of a vacuum source 11.
  • the air flow is guided through the band-shaped first continuous yarn 1 from top to bottom. This has the effect that the first continuous yarn 1, which has already been partially spread by the relief spreader 6 and the spreading rollers 7, is spread further and is at least partially separated into its filaments. Existing foreign parts or layers broken open by the previous spreads or arbitrations are extracted by the arrangement of the air flow.
  • the now spread first continuous yarn 12 is guided to a laying roller 17.
  • a large number of continuous threads are drawn off from a large number of bobbins 14, which are arranged in a so-called creel 13, and are arranged via a comb 15 to form a sheet 16 of the second continuous yarn 2.
  • the thread sheet 16 of the second continuous yarn 2 is then placed on the laying roller 17 and thus on the ge spread first continuous yarn 12 respectively on and next to or between the filaments of the spread first continuous yarn 12.
  • the filaments of the spread first continuous yarn 12 with the thread sheet 16 of the second Continuous yarn 2 folded into a sheet 19 of a hybrid yarn.
  • the thread family 19 of the hybrid yarn is deflected via two deflections 18 following the laying roller 17 such that the laying roller 17 is wrapped minimally.
  • the thread family 19 of the hybrid yarn then reaches a pair of pressure rollers 20.
  • the pair of pressure rollers 20 consists of a lower pressure roller 21 and an upper pressure roller 22, the upper pressure roller 22 being equipped with an actuator for adjusting the pressure.
  • the pair of threads 16 of the second continuous yarn 2 and the spread first continuous yarn 12 are pulled over the laying roller 17 by the pair of pressure rollers 20.
  • the actual hybrid yarn 23 is formed from the thread sheet 19 of the hybrid yarn, which is then wound up into a bobbin 26 in a winding device 24.
  • the bobbin 26 is rotated in the direction of the arrow by a drive 25 for winding the hybrid yarn 23.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the method for producing the hybrid yarn in a second embodiment.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in a further process step for hybrid yarn formation after passing through the pressure roller pair 20 and before the winding device 24.
  • the formation of the thread sheet 19 of the hybrid yarn starting from the first continuous yarn 1 taken from a bobbin 3 and from that of Bobbins 14 of the continuous filaments of the second continuous yarn 2 are identical to the embodiment according to FIG. 1.
  • the hybrid yarn 23 is sprayed with an additive 29.
  • the powdery additive 29 is applied with a spray head 27 to the surface of the hybrid yarn 23.
  • the hybrid yarn 23 is then passed through a heating section 28 to the winding device 24. In the heating section 28, the additive 29 applied is melted and brings about a connection of the continuous filaments of the second continuous yarn 2 within the hybrid yarn 23. This improves the cohesion of the hybrid yarn 23 during subsequent processing.
  • a further feed of a thread sheet 16 of the second continuous filament 2 provided.
  • the method for producing the hybrid yarn 23 in the third embodiment is identical in the execution of the method steps and the arrangement of the individual devices with the first embodiment according to FIG. 1 with the exception of the second creel 13 introduced.
  • a second creel 13 with spools 14 arranged therein a second sheet 16 of the second continuous yarn 2 can be formed over a second comb 15 and applied to the lay roller 17.
  • This second thread sheet 16 is guided onto the laying roller 17 on a side of the spread first continuous yarn 12 opposite the first thread sheet 16.
  • the spread first continuous yarn 12 is thus introduced between the two sets of threads 16.
  • By adjusting the combs 15, an optimal distribution of the second continuous yarns 2 over the width of the spread first continuous yarn 12 can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hybridgarn (23) aus zumindest zwei Endlosgarnen (1, 2) sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein erstes Endlosgarn (1) ist ein Multifilament-Garn aus Verstärkungsfasern und ein zweites Endlosgarn (2) ist ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern in Form einer parallelen Fadenschar. Die Vorrichtung zur Herstellung des Hybridgarns umfasst eine Abspulvorrichtung zum Abwickeln eines ersten Endlosgarns (1) von einer Spule (3), wobei die Abspulvorrichtung mit einer Bremse versehen ist; einen Spannungssensor (5) zur Messung der Spannung im ersten Endlosgarn (1); einen Entlastungs-Spreizer (6) zur Spreizung des in Form eines kompakten Bandes vorhandenen ersten Endlosgarns (1); ein erstes Klemmrollenpaar (8) und ein zweites Klemmrollenpaar (9); einen zwischen den Klemmrollenpaaren (8, 9) angeordneten Strömungs-Spreizer (10) zur Bildung eines gespreizten ersten Endlosgarns (12); eine auf einem Creel (13) angeordnete Vielzahl von Spulen (14) mit gekräuselten Endlosfäden zur Bildung eines zweiten Endlosgarns (2); einen Kamm (15) zur Bildung einer parallelen Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) aus den Endlosfäden, eine Legewalze (17) zur Ablage des gespreizten ersten Endlosgarns (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2), wobei die Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) über das gespreizte Endlosgarn (12) zur Bildung einer Fadenschar (19) des Hybridgarns gelegt wird; zumindest zwei Umlenkungen (18), wobei durch eine Anordnung der Umlenkungen (18) eine Umschlingung der Legewalze (17) durch das gespreizte erste Endlosgarn (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) um mehr als 30 Winkelgrade gegeben ist; ein Druckwalzenpaar (20) zum Verpressen der Fadenschar (19) des Hybridgarns zu einem Hybridgarn (23) und eine Aufwindevorrichtung (24) für das Hybridgarn (23) zur Bildung einer Spule (26).

Description

Hybrid-Garn sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Hybridgarns
Die Erfindung betrifft ein Hybridgarn aus thermoplastischen Fasern und Verstärkungs fasern sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Hybridgarne bei welchen Garne aus thermoplastischen Fasern mit Verstärkungsfasern kombiniert werden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden Garne in Form von Endlosfilamenten beispielsweise aus Polyester, Polyamid oder Polyethylen verwendet. Als Verstärkungsfasern kommen beispielsweise Filamente aus Glasfasern oder Kohlenstofffasern (beispielsweise Aramid) zum Einsatz. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2007 028 373 A1 ein Hybridgarn bei dessen Herstellung die einzelnen Kom ponenten zusammengeführt und anschliessend durch ein Luft-Texturierverfahren ge mischt werden. Dadurch soll eine möglichst homogene Verteilung der einzelnen Fila ment-Typen erreicht werden. Weiter offenbart die EP 0 599 695 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Hybridroving, bei welchem die verschiedenen Endlosfilamente bahn förmig bündelweise miteinander versponnen werden. Das Vermischen der Verstär kungsfasern und thermoplastischen Fasern wird hier durch eine Venturidüse, welche die Filamente bahnförmig auf die Glasfaser schleudert, realisiert. Ein weiteres Verfah ren zur Herstellung eines Hybridgarns respektive Hybridrovings wird durch die DE 10 2011 010 592 A1 offenbart. Dabei werden aus wenigen Einzelfilamenten der unter schiedlichen Komponenten Einzelrovings gebildet, welche anschliessend in einem wei teren Verfahrensschritt zusammengeführt und zu einem Hybridgarn gebündelt werden.
Die JP 2015 067 926 A offenbart die Herstellung eines Hybridgarns aus einer Verstär kungsfaser und einer thermoplastischen Kunststofffaser. Dabei wird die Kunststofffaser vor der Zusammenführung mit der Verstärkungsfaser einer Temperaturerhöhung und anschliessenden Falschdrallgebung unterzogen. Nach der Zusammenführung wird mit Hilfe einer pneumatischen Verwirbelungsdüse das Hybridgarn gebildet und auf eine Spule aufgewunden.
Nachteilig an den nach obigen Verfahren hergestellten bekannten Hybridgarnen ist, dass Teile des Verstärkungsgarns in der Herstellung geschädigt und damit geschwächt werden. Die Verbindung der thermoplastischen Garne mit den Verstärkungsfasern zu einem Hybridgarn wird jedoch nur durch den Schädigungen verursachenden Prozess schritt erreicht. Dieser zur Garnbildung notwendige Prozessschritt umfasst beispiels weise eine Texturierung, ein Spinnen oder ein Rollen. Die zur Anwendung kommenden Verstärkungsfasern sind jedoch möglichst fein ausgeführt, wodurch eine mechanische oder strömungstechnische Garnbildung oder Durchmischung eine Schädigung der Ver stärkungsfasern und somit des Hybridgarns zur Folge hat.
Die Aufgabe der Erfindung ist es somit ein Hybridgarn sowie dessen Herstellungsver fahren und die dazu notwendige Vorrichtung zu schaffen, welches einen nach der Ver einigung der einzelnen Komponenten zusätzlichen die einzelnen Filamente oder Fasern bewegenden Verfahrensschritt zur Bildung des Hybridgarns vermeidet. Insbesondere ist durch einen Verzicht auf eine verwirbelnde Garnbildung einem Auftreten von Faser oder Filamentschädigungen entgegenzutreten.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hybridgarn und dessen Herstellungsverfahren sowie der Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein neuartiges Hybridgarn aus mindestens zwei Endlos garnen vorgeschlagen, wobei ein erstes Endlosgarn ein Multifilament-Garn aus Verstär kungsfasern und ein zweites Endlosgarn ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern in Form einer parallelen Fadenschar ist. Die parallele Fadenschar ist dabei ge bildet durch eine Anordnung einer Mehrzahl von gekräuselten Endlosfäden nebenei nander in einer Ebene. Dabei ist unter einem Endlosfaden eine Ansammlung einer Mehrzahl von Endlosfilamenten zu verstehen. Dadurch dass das zweite Endlosgarn ein gekräuseltes (texturiertes) Garn ist, hat es die Eigenschaft einer unregelmässig ausge bildeten Oberfläche, wobei zusätzlich durch die vorhandene Texturierung (Kräuselung) eine Verschiebung der texturierten Fasern quer zur Faserlaufrichtung möglich ist. Damit ergibt sich durch ein Verpressen der beiden Endlosgarne eine hohe Faserreibung zwi schen dem ersten und dem zweiten Endlosgarn, was dazu führt, dass die Filamente der Verstärkungsfasern sich im gekräuselten Garn verhaken und dadurch von diesem ge halten werden. Somit wird eine weitergehende Bearbeitung des Hybridgarns zur Bin dung der Verstärkungsfasern an den Kunststoff-Fasern durch beispielsweise eine Ver- wirbelung unnötig. Die gegenseitige Haftung der Garne welche sich durch die Verwen dung eines texturierten Garns ergibt, führt zu einer ausreichenden Stabilität für eine weitere Verarbeitung des Hybridgarns. Zudem legt sich die Kräuselung der thermoplas tischen Fasern zumindest teilweise über die Filamente des Verstärkungsgarns woraus sich ein zusätzlicher Schutz der Filamente des Verstärkungsgarns ergibt. Die weitere Verarbeitung kann dabei beispielsweise durch einen Webprozess erfolgen oder das Hybridgarn kann für die Einlage in alle Arten von Vliesen oder Verbundwerkstoffen ver wendet werden.
Vorteilhafterweise ist das erste Endlosgarn ein Multifilament-Garn aus Carbon mit ge ringer Ondulation. Eine geringe Ondulation ist gegeben, wenn nur ein geringfügiger An teil der im Endlosgarn vorhandenen Filamente nicht parallel zu einer Garnlaufrichtung angeordnet ist. Quer liegende Filamente können zur Knotenbildung führen und das Endlosgarn schwächen. Neben Carbon als Fasermaterial sind auch andere hochwertige Verstärkungsfasern denkbar, beispielsweise Aramidfasern, Nylonfasern, Glasfasern oder Polymethylmethacrylatfasern. Derartige Endlosgarne sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugterweise besteht das erste Endlosgarn aus 6Ό00 bis 60Ό00 Filamenten mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 kg/mm2 Besonders bevorzugt besteht das erste Endlosgarn aus 12Ό00 bis 24Ό00 Filamenten, diese Anzahl von Filamenten hat sich als besonders geeignet herausgestellt für die Herstellung des Hyb ridgarns mit dem beschriebenen Verfahren. Dabei sind die Filamente derart angeord net, dass sich ein bandartiges flaches Endlosgarn ergibt (beispielsweise Torayca T700 des Herstellers Toray). Derartige Endlosgarne sind sehr fein gearbeitet, sodass sich ein spezifisches Gewicht von 400 Gramm bis 8Ό00 Gramm respektive 800 Gramm bis T600 Gramm pro 1 Ό00 Meter ergibt.
Das zweite Endlosgarn ist vorteilhafterweise aus einem Polyethylen (PE), einem Polyp ropylen (PP), einem Polyamid (PA), einem Polyester (PES) oder einem Polyaryletherke ton (beispielsweise Polyetheretherketon, PEEK) hergestellt und weist einen Titer von 20 bis 500 dtex auf, wobei sich diese Angabe auf einen einzelnen Endlosfaden aus der Fadenschar bezieht welche in ihrer Gesamtheit das zweite Endlosgarn darstellt.. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen herausgestellt. Bevorzugterweise ist das zweite Endlosgarn eine Fadenschar aus einer Mehrzahl von Coregarnen ist, wobei die Coregarne aus einer ungekräuselten Kernfaser und aus ge kräuselten Umwindefasern bestehen und die Kernfasern aus dem gleichen Material wie die Umwindefasern sind. Derartige gekräuselte oder texturierte Garne sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt und stehen in einem gestreckten Zustand aufgewi ckelt auf Spulen zur Verfügung. Bewährt hat sich die Herstellung solcher Garne zur Verwendung als zweite Endlosgarne mit einem Luft-Texturierverfahren.
Um eine gegenseitige Selbsthaftung der beiden Endlosgarne im Hybridgarn zu ermögli che, ist bei einem Hybridgarn mit einem ersten Endlosgarn bestehend aus 12Ό00 Fila menten bevorzugterweise ein zweite Endlosgarn mit einer Fadenschar aus 10 bis 200 Endlosfäden enthalten. Die exakte Grösse der zweiten Endlosgarne ist dabei abhängig vom verwendeten Material und der gewählten Garnstärke. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Fadenschar mit weniger als 10 Endlosfäden zu einer derart geringen Vertei lung innerhalb des Hybridgarns führen, dass ein einwandfreier Zusammenhalt des Hyb ridgarns ohne einen weiteren Verarbeitungsschritt wie beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannte Luft-Texturierung nicht gegeben ist. Dies wiederum würde jedoch zu Faserschädigungen und einer Schwächung des Hybridgarns führen.
Für die Herstellung eines Hybridgarns wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die folgenden Bauteile aufweist:
- eine Abspulvorrichtung zum Abwickeln eines ersten Endlosgarns von einer Spule, wobei die Abspulvorrichtung mit einer Bremse versehen ist;
- einen Spannungssensor zur Messung der Spannung im ersten Endlosgarn
- einen Entlastungs-Spreizer zur Spreizung des in Form eines kompakten Bandes vor handenen ersten Endlosgarns;
- ein erstes Klemmrollenpaar und ein zweites Klemmrollenpaar;
- einen zwischen den Klemmrollenpaaren angeordneten Strömungs-Spreizer zur Bil dung eines gespreizten ersten Endlosgarns;
- eine auf einem Creel angeordnete Vielzahl von Spulen mit gekräuselten Endlosfäden zur Bildung des zweiten Endlosgarns;
- einen Kamm zur Bildung einer parallelen Fadenschar aus den Endlosfäden; - eine Legewalze zur Ablage des gespreizten ersten Endlosgarns und der Fadenschar des zweiten Endlosgarns, wobei die Fadenschar über das gespreizte Endlosgarn zur Bildung einer Fadenschar des Hybridgarns gelegt wird;
- zumindest zwei Umlenkungen, wobei durch eine Anordnung der Umlenkungen eine Umschlingung der Legewalze durch das gespreizte erste Endlosgarn und der Fa denschar des zweiten Endlosgarns um mehr als 30 Winkelgrade gegeben ist;
- ein Druckwalzenpaar zum Verpressen der Fadenschar zu einem Hybridgarn und
- eine Aufwindevorrichtung für das Hybridgarn zur Bildung einer Spule.
Das erste Endlosgarn, welches in Form eines auf einer Spule aufgewickelten Bandes vorliegt, wird mit Hilfe des ersten Klemmrollenpaares von der in einer Abspulvorrichtung gehaltenen Spule abgezogen. Dabei durchläuft das erste Endlosgarn nach dem Verlas sen der Spule einen Spannungssensor und in der Folge einen Entlastungs-Spreizer und Spreizrollen. Mit Hilfe des Spannungssensors wird die aktuelle Spannung des ersten Endlosgarns gemessen. Die Abspulvorrichtung ist mit einer Bremse ausgerüstet, auf welche eine Steuerung einwirkt und einen vorgegebenen Sollwert für den Garnabzug einstellt. Eine straffe beziehungsweise geregelte Spannung im ersten Endlosgarn ist für einen optimalen Spreizvorgang Voraussetzung. In einem Entlastungs-Spreizer wird eine Verschiebung einer Umlenkrolle in einer Richtung quer zur Transportrichtung der Fila mente des ersten Endlosgarns mit geringer Amplitude und hoher Frequenz eingebracht. Dadurch wird das Endlosgarn durch die Umlenkrolle aus dem Transportweg gehoben und es erfolgt in rascher sich wiederholender Aneinanderreihung eine Belastung und Entlastung des Endlosgarns wodurch die einzelnen Filamente des ersten Endlosgarns voneinander gelöst und in die Breite gezogen werden. Zusätzlich wird durch die hohe Frequenz der Bewegung ein unter Umständen auf dem ersten Endlosfilament vorhan dener Präparationsfilm oder Schutzlack gelockert, sodass dieser in den nachfolgenden Spreizrollen durch eine Umlenkung mit geringem Radius von den Endlosfilamenten ab fällt. Entlastungs-Spreizer wie auch die zur Anwendung kommenden Spreizrollen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden in der Verarbeitung von Multifilament- Garnen breite Anwendung. Auf das erste Klemmrollenpaar folgt ein zweites Klemmrollenpaar, wobei zwischen den Klemmrollenpaaren ein Strömungs-Spreizer angeordnet ist. Die beiden Klemmrollen paare sind motorisch angetrieben und dienen der Abspulung und Förderung des ersten Endlosgarnes. Durch das erste Klemmrollenpaar wird das erste Endlosgarn von der Spule und in der Folge durch den Entlastungs-Spreizer und die Spreizrollen abgezogen. Das zweite Klemmrollenpaar regelt dagegen die Eintauchtiefe der Filamente in den Strömungs-Spreizer. Zwischen dem ersten und dem zweiten Klemmrollenpaar ist der Strömungs-Spreizer angeordnet. Dabei wird das erste Endlosgarn zwischen zwei Stütz rollen durch eine Luftströmung gezogen. Die Luftströmung wird in der Regel von oben nach unten durch die Filamente des ersten Endlosgarns geführt. Die Luftströmung wird durch eine Unterdruckquelle erzeugt, welche die durch die Filamente strömende Luft nach unten abzieht. Die Strömung bewirkt dass die Filamente weiter vereinzelt werden und noch anhaftende Bestandteile von Schutzschichten oder Schlichtungen abgesaugt werden. Bei diesem Vorgang werden die Filamente nach unten gezogen. Damit diese nicht zu tief in den Strömungs-Spreizer hineingezogen und dadurch beschädigt werden, werden die Filamente durch das angetriebene zweite Klemmrollenpaar abgezogen. Al ternativ kann der Strömungs-Spreizer auch durch einen entsprechenden Sensor er gänzt werden, welcher bei einem zu tiefen oder einem zu geringen Eindringen der Fila mente in den Strömungs-Spreizer eine Änderung der Drehzahl des zweiten Klemmrol lenpaares bewirkt.
Weiter ist auf einem Spulengestell, einem sogenannten Creel, eine Vielzahl von Spulen mit gekräuselten Endlosfäden zur Bildung des zweiten Endlosgarns vorgesehen. Die Anzahl der Spulen entspricht dabei der Anzahl an Endlosfäden welche zusammen mit dem ersten Endlosgarn das Hybridgarn bilden sollen. Die Endlosfäden werden von den Spulen abgezogen und über einen Kamm geführt. Durch den Kamm werden die einzel nen Endlosfäden eng nebeneinander angeordnet und bilden damit die Fadenschar des zweiten Endlosgarn. Mit Hilfe des Kamms können die Endlosfäden sehr eng nebenei nander gelegt werden ohne dass sich die einzelnen Endlosfäden in ihrem weiteren Ver lauf kreuzen. Im weiteren Verlauf werden das gespreizte erste Endlosgarn und die Fadenschar des zweiten Endlosgarnes auf eine Legewalze geführt. Dabei wird die Fadenschar des zweiten Endlosgarns auf die Oberfläche des gespreizten ersten Endlosgarns abgelegt. Die beiden Komponenten weisen dabei die gleiche Geschwindigkeit auf. Die Legewalze ist dabei in der Regel angetrieben. Nach der Legewalze sind zumindest zwei Umlen- kungen angeordnet, wobei die erste Umlenkung derart zur Legewalze angeordnet ist, dass sich eine minimale Umschlingung der Legewalze von mehr als 30 Winkelgraden ergibt. Diese Umschlingung der Legewalze durch die aufeinander abgelegten Kompo nenten des Hybridgarns bewirkt, dass die einzelnen Filamente des ersten und des zwei ten Endlosgarnes aneinander geschmiegt werden. Die Legewalze und die anschlies senden Umlenkungen tragen zur Bildung einer Fadenschar des Hybridgarns bei. Die Umlenkungen können aus sich frei drehenden Rollen, stehenden Führungsstäben oder mit Hilfe von Luftströmungen gebildet werden. Ein Antrieb der Umlenkungen ist dabei nicht zwingend notwendig. Die Vorspannungen mit denen das erste Endlosgarn und die Fadenschar des zweiten Endlosgarnes auf die Legewalze abgelegt werden sind aufei nander abgestimmt, sodass sich für die spätere Aufwindung des gebildeten Hybridgarns keine oder nur unwesentliche Verformungen aufgrund der Spannungsverhältnisse er geben.
Nach dem Verlassen der zweiten Umlenkung wird die Fadenschar des Hybridgarns in ein Druckwalzenpaar geführt. Das Druckwalzenpaar umfasst eine angetriebene Unter walze und eine Oberwalze mit einer elastischen Oberfläche. Über einen Aktor wird die Oberwalze gegen die Unterwalze gedrückt. Als Aktor können pneumatische oder hyd raulische Druckzylinder verwendet werden. Auch federbelastete oder gewichtsbelastete Aktoren sind denkbar. Der dabei zwischen den Oberwalze und der Unterwalze auf die Fadenschar des Hybridgarns einwirkende Druck ist abhängig von den verwendeten Ma terialien für das Hybridgarn einzustellen, beträgt jedoch typischerweise 200 bis 500 Wem2. Das Druckwalzenpaar dient einerseits als Förderantrieb der Fadenschar des Hybridgarns wie auch zur Verpressung der eingeführten Fadenschar des Hybridgarns. Durch das Verpressen werden die Endlosfasern des ersten Endlosgarns und die ein zelnen zweiten Endlosfäden gegeneinander gedrückt. Durch die Verwendung von textu rierten zweiten Endlosfäden gehen diese eine mechanische Verbindung mit den Fila- menten des ersten Endlosgarns ein, die Filamente des ersten Endlosgarns werden durch die texturierte Struktur der zweiten Endlosfäden zwischen diesen praktisch einge klemmt.
Nach der Verpressung wird das Hybridgarn in einer Aufwindevorrichtung zu einer Spule aufgewunden. Dabei kommen aus der Spinnereitechnik bekannte Aufwindevorrichtun gen zum Einsatz. Vorteilhafterweise ist vor der Aufwindevorrichtung eine Wärmestrecke zur Vernetzung der Endlosgarne vorgesehen. Bei einem Durchlauf durch die Wärme strecke werden einzelne Filamente des zweiten Endlosgarns, welches bedingt durch die Kräuselung als Einzelfilamente teilweise aus der Garnstruktur herausragen, oberfläch lich angeschmolzen. Durch dieses Anschmelzen der Textur kommt es zu einer Verbin dung zwischen den zweiten Endlosfäden und damit zu einer weiter verbesserten Bin dung zwischen den Filamenten des ersten Endlosgarns und des zweiten Endlosgarns.
Bevorzugterweise ist der Kamm zur Einstellung einer Anordnung der einzelnen zweiten Endlosfäden gegenseitig und in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn verstellbar. Eine gegenseitige Verstellung bezieht sich dabei auf eine Einstellung von einzelnen Kammweiten des Kamms, welche eine ungleichmässige oder in einem bestimmten Muster angeordnete Aufreihung der Endlosfäden des zweiten Endlosgarns ergibt. Die Fadenschar welche aus den zweiten Endlosfäden gebildet wird kann aus in einer gleichmässig mit einem identischen Abstand nebeneinander angeordneten Endlosfä den bestehen. Durch eine gegenseitige Verstellung des Kamms können die Endlosfä den auch mit unterschiedlichen Abständen nebeneinander aufgereiht werden. Eine Ver stellung des Kamms in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn bewirkt eine Ände rung einer Position des gesamten Kamms. Durch eine Verschiebung der Position des Kamms kann die aus den Endlosfäden gebildete Fadenschar des zweiten Endlosgarns variabel auf die Fadenschar des ersten Endlosgarns ausgerichtet werden. Beispielswei se können die am seitlichen Rand angeordneten Endlosfäden des zweiten Endlosgarns dichter, also mit geringerem Abstand geführt werden als die zentral in der Fadenschar angeordneten Endlosfäden. Unter der Verstellbarkeit des Kamms ist auch eine einfache Auswechslung des Kamms zu verstehen. Es können so durch die Verwendung ver- schiedener Kämme und eine entsprechende Einstellung ihrer Position eine Vielfalt von Durchmischungen des ersten mit dem zweiten Endlosgarn erreicht werden.
Weiter sind vorteilhafterweise zwei Creels vorgesehen zur Belegung des gespreizten ersten Endlosgarns auf der Legewalze mit jeweils einer Fadenschar des zweiten End losgarns von einer Ober- und einer Unterseite. Auch beim zweiten Creel werden die einzelnen Endlosfäden von den Spulen durch einen Kamm geführt und parallel ange ordnet auf die Legewalze überführt. Durch das Einbringen von zwei Fadenscharen des zweiten Endlosgarns von beiden Seiten an das gespreizte erste Endlosgarn kann das Verhältnis der Anzahl Filamente des ersten Endlosgarns zur Anzahl der Endlosfäden des zweiten Endlosgarns verkleinert werden. Oder bei einem gleichbleibenden Verhält nis kann ein erstes Endlosgarn mit einer grösseren Anzahl von Filamenten (oder Fibril len) verwendet werden.
Um die Spreizung des ersten Endlosgarns zu verbessern oder ein erstes Endlosgarn mit einer höheren Zahl von Filamenten respektive Fibrillen einsetzen zu können sind vorteilhafterweise zwei oder mehr hintereinander geschaltete Strömungs-Spreizer zwi schen dem ersten Klemmrollenpaar und dem zweiten Klemmrollenpaar angeordnet.
In einer Weiterentwicklung der Vorrichtung sind ein Sprühkopf zur Aufbringung eines Additivs und eine nachfolgende Wärmestrecke vor der Aufwindevorrichtung vorgese hen. Als Additive kommen dabei bevorzugterweise Pulver zur Anwendung, welche auf das Hybridgarn aufgesprüht werden. Das verwendete Pulver ist bevorzugterweise aus dem gleichen Material wie das zweite Endlosgarn und weist eine Korngrösse von 20 pm bis 500 pm auf, bevorzugterweise ist die Korngrösse 100 pm. Es können jedoch auch zu dem Material des zweiten Endlosgarns unterschiedliche Materialien wie beispiels weise Polyester eingesetzt werden. Durch die nachfolgende Erwärmung des mit dem Pulver bestreuten Hybridgarns werden die einzelnen Körner des Pulvers angeschmol zen und mit den Fasern des zweiten Endlosgarns verbacken. Durch diesen Vorgang wird die Anhaftung der Verstärkungsfasern an die Fasern des zweiten Endlosgarns ver bessert und für die Verwendung des Hybridgarns in nachfolgenden Verarbeitungspro zessen ein besonders formstabiles Hybridgarn geschaffen. Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung von Hybridgarn vorgeschlagen mit den fol genden Verfahrensschritten:
- Abwickeln eines ersten Endlosgarns in Form eines Multifilament-Garns aus Verstär kungsfasern von einer Spule, wobei die Garnspannung mit einem Spannungssensor gemessen und über eine Bremse gesteuert wird;
- Führen des ersten Endlosgarns über einen Entlastungs-Spreizer und nachfolgende Spreizroller zu einem ersten Klemmrollenpaar;
- Nach dem ersten Klemmrollenpaar wird das erste Endlosgarn über einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Strömungs-Spreizer als ein gespreiztes erstes Endlosgarn zu einem zweiten Klemmrollenpaar geführt;
- abwickeln von gekräuselten Endlosfäden des zweiten Endlosgarns von auf einem Creel gelagerten Spulen;
- Bildung einer parallelen Fadenschar aus den gekräuselten Endlosfäden über einen Kamm, wodurch die Vielzahl von Endlosfäden des zweiten Endlosgarns parallel zum Verlauf des gespreizten ersten Endlosgarns ausgerichtet werden;
- Verbringen und Übereinanderlegen des gespreizten ersten Endlosgarns und der Fa denschar des zweiten Endlosgarns auf einer Legewalze zur Bildung einer Faden schar eines Hybridgarns;
- Führung der Fadenschar des Hybridgarns über zumindest zwei Umlenkungen zu ei nem Druckwalzenpaar;
- Verpressen der Fadenschar des Hybridgarns zwischen dem Druckwalzenpaar zu einem Hybridgarn und
- Aufwinden des Hybridgarns in einer Aufwindevorrichtung.
Bevorzugterweise wird das Hybridgarn nach dem Verpressen und vor dem Aufwinden durch eine Wärmestrecke geführt. Weiter ist es von Vorteil, wenn eine Optimierung ei ner Vernetzung von erstem Endlosgarn und zweitem Endlosgarn durch eine Regelung einer Fadenspannung der Fadenschar des zweiten Endlosgarns erfolgt. Da das zweite Endlosgarn aufgrund der Materialwahl oder in der Ausführung eines Coregarns ein mehr oder weniger elastisches Garn ist, kann durch eine entsprechende Spannung des zweiten Endlosgarns die Wirkung der Vernetzung mit den Filamenten des ersten End- losgarns verändert werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Fadenschar nicht der art strak vorgespannt wird, dass dies eine Verformung des Hybridgarns zur Folge hat.
Bevorzugterweise wird das erste Endlosgarn nach dem Durchlaufen eines ersten Strö mungs-Spreizers vor dem Erreichen des zweiten Klemmrollenpaares in einen zweiten Strömungs-Spreizer geführt. Dadurch werden eine Verbesserung sowie eine Ver- gleichmässigung der Spreizung erreicht.
Vorteilhafterweise wird das Hybridgarn nach dem Druckwalzenpaar in einem Sprühkopf mit einem Additiv besprüht und durchläuft anschliessend eine Wärmestrecke. Durch die nachfolgende Erwärmung des mit dem Pulver bestreuten Hybridgarns werden die ein zelnen Körner des Pulvers angeschmolzen und mit den Fasern der zweiten Endlosgar ne verbacken. Durch diesen Vorgang wird die Anhaftung der Verstärkungsfasern an die Fasern des zweiten Endlosgarns verbessert und für die Verwendung des Hybridgarns in nachfolgenden Verarbeitungsprozessen ein besonders formstabiles Hybridgarn ge schaffen.
In einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird auf die Legewalze beidseitig des ge spreizten ersten Endlosgarns jeweils eine Fadenschar des zweiten Endlosgarns abge legt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform er klärt und durch Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung;
Figur 2 Schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung und
Figur 3 Schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung das Verfahren zur Herstellung des Hybridgarns in einer ersten Ausführungsform. Ein erstes Endlosgarn 1 wird von einer Spule 3 abgewickelt, dabei dreht sich die Spule 3 in Pfeilrichtung. Das erste Endlosgarn 1 welches ein Verstärkungsgarn in Form eines aus einer Vielzahl von Filamenten be stehenden Bandes wird durch einen auf die Spule 3 folgenden Spannungssensor 5 ge führt. Durch den Spannungssensor 5 wird die Spannung im ersten Endlosgarn 1 ge messen und über eine Steuerung auf eine Bremse 4 der Spule 3 eingewirkt, sodass das erste Endlosgarn 1 mit einer konstanten Spannung von der Spule 3 abgewickelt wird. In der Folge durchläuft das erste Endlosgarn 1 einen Entlastungs-Spreizer 6 und nachfol gende Spreizrollen 7 und gelangt anschliessend in ein erstes Klemmrollenpaar 8. Das erste Klemmrollenpaar 8 ist das eigentliche Förderorgan, welches das erste Endlosgarn 1 von der Spule 3 abwickelt und durch den Spannungssensor 5, den Entspannungs- Spreizer 6 und die Spreizrollen 7 zieht.
Über einen Strömungs-Spreizer 10 wird das erste Endlosgarn 1 zu einem zweiten Klemmrollenpaar 9 geführt. Das zweite Klemmenrollenpaar 9 dient dazu die Eintauch tiefe des ersten Endlosgarns 1 in den Strömungs-Spreizer 10 zu bestimmen. Im Strö mungs-Spreizer 10 wird das erste Endlosgarn 1 durch einen Luftstrom geführt, welcher mit Hilfe einer Unterdruckquelle 11 erzeugt wird. Der Luftstrom wird dabei von oben nach unten durch das bandförmige erste Endlosgarn 1 geführt. Dies bewirkt, dass die bereits durch den Entlastungs-Spreizer 6 und die Spreizrollen 7 teilweise gespreizte erste Endlosgarn 1 weiter gespreizt wird und in seine Filamente zumindest teilweise vereinzelt wird. Auch werden durch die Anordnung des Luftstromes noch vorhandene Fremdteile oder durch die vorangegangenen Spreizungen aufgebrochene Schutz schichten oder Schlichtungen abgesaugt. Anschliessend an das zweite Klemmrollen paar 9 wird das nun gespreizte erste Endlosgarn 12 zu einer Legewalze 17 geführt.
Eine Vielzahl von Endlosfäden werden von einer Vielzahl von Spulen 14, welche in ei nem sogenannten Creel 13 angeordnet sind, abgezogen und über einen Kamm 15 zu einer Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 geordnet. Die Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 wird anschliessend auf die Legewalze 17 und somit auf das ge spreizte erste Endlosgarn 12 respektive auf und neben oder zwischen die Filamente des gespreizten ersten Endlosgarns 12 abgelegt. Auf der Legewalze 17 werden die Filamente des gespreizten ersten Endlosgarns 12 mit der Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 zu einer Fadenschar 19 eines Hybridgarns zusammengelegt. Über zwei auf die Legewalze 17 nachfolgende Umlenkungen 18 wird die Fadenschar 19 des Hyb ridgarns derart umgelenkt, dass eine minimale Umschlingung der Legewalze 17 erfolgt. Anschliessend erreicht die Fadenschar 19 des Hybridgarns ein Druckwalzenpaar 20. Das Druckwalzenpaar 20 besteht aus einer unteren Druckwalze 21 und einer oberen Druckwalze 22, wobei die obere Druckwalze 22 mit einem Aktor zur Einstellung des Druckes ausgerüstet ist. Durch das Druckwalzenpaar 20 werden die Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 sowie das gespreizte erste Endlosgarn 12 über die Legewalze 17 gezogen. Im Klemmpunkt des Druckwalzenpaares 20 wird aus der Fadenschar 19 des Hybridgarns das eigentliche Hybridgarn 23 gebildet, welches anschliessend in einer Aufwindevorrichtung 24 zu einer Spule 26 aufgewunden wird. Die Spule 26 wird durch einen Antrieb 25 zum Aufwinden des Hybridgarns 23 in Pfeilrichtung gedreht.
Figur 2 zeigt schematisch eine Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des Hybrid garns in einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch einen weiteren Verfahrensschritt zur Hyb ridgarnbildung nach dem Durchlaufen des Druckwalzenpaares 20 und vor der Aufwin devorrichtung 24. Die Bildung der Fadenschar 19 des Hybridgarns ausgehend vom von einer Spule 3 entnommenen ersten Endlosgarn 1 und von den von Spulen 14 entnom menen Endlosfäden des zweiten Endlosgarns 2 ist mit der Ausführungsform nach der Figur 1 identisch.
Nach Verlassen des Druckwalzenpaares 20 wird das Hybridgarn 23 mit einem Additiv 29 besprüht. Das pulverförmige Additiv 29 wird mit einem Sprühkopf 27 auf die Oberflä che des Hybridgarns 23 aufgebracht. Anschliessend wird das Hybridgarn 23 durch eine Wärmestrecke 28 hindurch zur Aufwindevorrichtung 24 geführt. In der Wärmestrecke 28 wird das aufgebrachte Additiv 29 angeschmolzen und bewirkt eine Verbindung der End losfäden des zweiten Endlosgarns 2 innerhalb des Hybridgarns 23. Dadurch wird der Zusammenhalt des Hybridgarns 23 bei einer späteren Weiterverarbeitung verbessert.
In einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Hybridgarns 23 ist, wie aus der Figur 3 zu erkennen eine weitere Zuführung einer Fadenschar 16 des zwei- ten Endlosgarns 2 vorgesehen. Das Verfahren zur Herstellung des Hybridgarns 23 in der dritten Ausführungsform ist in der Ausführung der Verfahrensschritte und der An ordnung der einzelnen Vorrichtungen mit der ersten Ausführungsform nach Figur 1 mit Ausnahme des zweiten eingeführten Creels 13 identisch. Durch die Einführung eines zweiten Creels 13 mit darin angeordneten Spulen 14 kann eine zweite Fadenschar 16 des zweiten Endlosgarns 2 über einen zweiten Kamm 15 gebildet und auf die Legewal ze 17 aufgebracht werden. Dabei wird diese zweite Fadenschar 16 auf einer der ersten Fadenschar 16 gegenüber liegenden Seite des gespreizten ersten Endlosgarns 12 auf die Legewalze 17 geführt. Damit wird das gespreizte erste Endlosgarn 12 zwischen den beiden Fadenscharen 16 eingebracht. Durch die Einstellung der Kämme 15 kann eine optimale Verteilung der zweiten Endlosgarne 2 über die Breite des gespreizten ersten Endlosgarns 12 erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind eben so möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Legende
1 Erstes Endlosgarn
2 Zweites Endlosgarn
3 Spule erstes Endlosgarn
4 Bremse
5 Spannungssensor
6 Entlastungs-Spreizer
7 Spreizrollen
8 Erstes Klemmrollenpaar
9 Zweites Klemmrollenpaar
10 Strömungs-Spreizer
11 Unterdruckquelle
12 Gespreiztes erstes Endlosgarn
13 Creel
14 Spule zweites Endlosgarn
15 Kamm
16 Fadenschar zweiter Endlosgarne
17 Legewalze
18 Umlenkung
19 Fadenschar Hybridgarn
20 Druckwalzenpaar
21 Untere Druckwalze
22 Obere Druckwalze
23 Hybridgarn
24 Aufwindevorrichtung
25 Antrieb
26 Spule Hybridgarn
27 Sprühkopf
28 Wärmestrecke
29 Additiv

Claims

Patentansprüche
1. Hybridgarn (23) aus zumindest zwei Endlosgarnen (1 , 2), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Endlosgarn (1 ) ein Multifilament-Garn aus Verstärkungsfasern und ein zweites Endlosgarn (2) ein gekräuseltes Garn aus thermoplastischen Fasern in Form einer parallelen Fadenschar ist.
2. Hybridgarn (23) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste End losgarn (1 ) ein Multifilament-Garn aus Carbon mit geringer Ondulation ist.
3. Hybridgarn (23) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1 ) aus 6Ό00 bis 60Ό00 Filamenten besteht mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 kg/mm2
4. Hybridgarn (23) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1 ) ein spezifisches Gewicht von 400 Gramm bis 8Ό00 Gramm pro
1 Ό00 Meter aufweist.
5. Hybridgarn (23) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Endlosgarn (2) aus einem Polyethylen, einem Polypropylen, einem Polyamid, einem Polyester oder einem Polyaryletherketon hergestellt ist und einen Titer von 20 bis 500 dtex aufweist.
6. Hybridgarn (23) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Endlosgarn (2) eine Fadenschar aus einer Mehrzahl von Coregarnen ist, wobei die Coregarne aus einer ungekräuselten Kernfaser und aus gekräuselten Umwindefasern bestehen und die Kernfasern aus dem gleichen Mate rial wie die Umwindefasern sind.
7. Hybridgarn (23) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hybridgarn (23) mit einem ersten Endlosgarn (1 ) bestehend aus 12Ό00 Filamenten ein zweite Endlosgarn (2) mit einer Fadenschar aus 10 bis 200 Endlos fäden enthalten ist.
8. Vorrichtung zur Herstellung eines Hybridgarns (23) aus zumindest zwei Endlosgar nen (1 , 2) mit
- einer Abspulvorrichtung zum Abwickeln eines ersten Endlosgarns (1 ) von einer Spule (3), wobei die Abspulvorrichtung mit einer Bremse versehen ist;
- einem Spannungssensor (5) zur Messung der Spannung im ersten Endlosgarn
(1 )
- einem Entlastungs-Spreizer (6) zur Spreizung des in Form eines kompakten Bandes vorhandenen ersten Endlosgarns (1 );
- einem ersten Klemmrollenpaar (8) und einem zweiten Klemmrollenpaar (9);
- einem zwischen den Klemmrollenpaaren (8, 9) angeordneten Strömungs- Spreizer (10) zur Bildung eines gespreizten ersten Endlosgarns (12);
- auf einem Creel (13) angeordneten Vielzahl von Spulen (14) mit gekräuselten Endlosfäden zur Bildung eines zweiten Endlosgarns (2);
- einem Kamm (15) zur Bildung einer parallelen Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) aus den Endlosfäden:
- einer Legewalze (17) zur Ablage des gespreizten ersten Endlosgarns (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2), wobei die Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) über das gespreizte Endlosgarn (12) zur Bildung einer Fadenschar (19) des Hybridgarns gelegt wird;
- zumindest zwei Umlenkungen (18), wobei durch eine Anordnung der Umlen kungen (18) eine Umschlingung der Legewalze (17) durch das gespreizte erste Endlosgarn (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) um mehr als 30 Winkelgrade gegeben ist;
- einem Druckwalzenpaar (20) zum Verpressen der Fadenschar (19) des Hybrid garns zu einem Hybridgarn (23) und
- einer Aufwindevorrichtung (24) für das Hybridgarn (23) zur Bildung einer Spule (26).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufwindevor richtung (24) eine Wärmestrecke (28) zur Vernetzung der Endlosgarne (1 , 2) vor gesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamm (15) zur Einstellung einer Anordnung der einzelnen Endlosfäden des zweiten Endlos garns (2) gegenseitig und in Bezug auf das gespreizte erste Endlosgarn (1 ) ver stellbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Creels (13) vorgesehen sind zur Belegung des gespreizten ersten Endlos garns (12) auf der Legewalze (17) mit jeweils einer Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) von einer Ober- und einer Unterseite.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr hintereinander geschaltete Strömungs-Spreizer (10) zwischen dem ersten Klemmrollenpaar (8) und dem zweiten Klemmrollenpaar (9) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprühkopf (27) zur Aufbringung eines Additivs (29) und eine nachfolgende Wärme strecke (28) vor der Aufwindevorrichtung (24) vorgesehen sind.
14. Verfahren zur Herstellung von Hybridgarn gekennzeichnet durch die Verfahrens schritte:
- Abwickeln eines ersten Endlosgarns (1 ) in Form eines Multifilament-Garns aus Verstärkungsfasern von einer Spule (3), wobei die Garnspannung mit einem Spannungssensor (5) gemessen und über eine Bremse (4) gesteuert wird;
- Führen des ersten Endlosgarns (1 ) über einen Entlastungs-Spreizer (6) und nachfolgende Spreizroller (7) zu einem ersten Klemmrollenpaar (8);
- Nach dem ersten Klemmrollenpaar (8) wird das erste Endlosgarn (1 ) über einen an eine Unterdruckquelle (11 ) angeschlossenen Strömungs-Spreizer (10) als ein gespreiztes erstes Endlosgarn (12) zu einem zweiten Klemmrollenpaar (9) geführt;
- abwickeln von gekräuselten Endlosfäden des zweiten Endlosgarns (2) von auf einem Creel (13) gelagerten Spulen (14); - Bildung einer parallelen Fadenschar von gekräuselten Endlosfäden über einen Kamm (15), wodurch die Vielzahl von Endlosfäden des zweiten Endlosgarns (2) parallel zum Verlauf des gespreizten ersten Endlosgarns (12) ausgerichtet wer den;
- Verbringen und Übereinanderlegen des gespreizten ersten Endlosgarns (12) und der Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) auf einer Legewalze (17) zur Bildung einer Fadenschar (19) eines Hybridgarns;
- Führung der Fadenschar (19) des Hybridgarns über zumindest zwei Umlenkun gen (18) zu einem Druckwalzenpaar (20);
- Verpressen der Fadenschar (19) des Hybridgarns zwischen dem Druckwalzen paar (20) zu einem Hybridgarn (23) und
- Aufwinden des Hybridgarns (23) in einer Aufwindevorrichtung (24).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (23) nach dem Verpressen und vor dem Aufwinden durch eine Wärmestrecke (28) ge führt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimie rung einer Vernetzung von erstem Endlosgarn (1 ) und zweitem Endlosgarn (2) durch eine Regelung einer Fadenspannung der Fadenschar (16) des zweiten End losgarns (2) erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Endlosgarn (1 ) nach dem Durchlaufen eines ersten Strömungs-Spreizers (10) vor dem Erreichen des zweiten Klemmrollenpaares (9) in einen zweiten Strömungs- Spreizer geführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgarn (23) nach dem Druckwalzenpaar (20) in einem Sprühkopf (27) mit ei nem Additiv (27) besprüht wird und anschliessend eine Wärmestrecke (28) durch läuft.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Legewalze (17) beidseitig des gespreizten ersten Endlosgarns (12) jeweils eine Fadenschar (16) des zweiten Endlosgarns (2) abgelegt wird.
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