PL175284B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania nitki kompozytowej - Google Patents

Abstract

1 Sposób wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez polaczenie ciaglych wlókien szklanych, wychodzacych z dyszy, oraz wlókien ciaglych z organicznego tworzywa termopla- stycznego, wychodzacych z co najmniej jednej glowicy do przecia- gania, znam ienny tym , ze wlókna termoplastyczne ( 5 , 10) miesza sie w postaci pokladu (10) z wiazka (2) lub pokladem (23) wlókien szklanych oraz ze przed ich wejsciem w wiazke (2) lub poklad (23) wlókien szklanych wlókna termoplastyczne ( 1 0) nagrzewa sie do temperatury, wyzszej od ich temperatury przemiany, ciagnie sie, a nastepnie chlodzi 4. Urzadzenie do wytwarzania nitki kompozytowej, utwo- rzonej przez polaczenie ciaglych wlókien szklanych i wlókien cia- glych z organicznego tworzywa termoplastycznego, zawierajace z jednej strony co najmniej jedna dysze, zasilana szklem, której powierzchnia dolna jest zaopatrzona w duza liczbe otworków, oraz zespolona z urzadzeniem powlekajacym, z drugiej zas strony, co najmniej jedna glowice do przeciagania, zasilana roztopionym two- rzywem termoplastycznym, której powierzchnia dolna jest zaopa- trzona w duza liczbe otworków, oraz srodki, wspólne dla dyszy i glowicy do przeciagania, umozliwiajace laczenie i ciagnienie nitki kompozytowej, znam ienne tym, ze dysza (7) na wlókna termopla- styczne jest zespolona z co najmniej jednym ciagadlem wielobeb- nowym ( 1 1 ) oraz z elementami do nagrzewania i chlodzenia, a takze elem entem do mieszania wlókien term oplastycznych (5, 10) z wlóknami szklanymi (2, 23). FIG .1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez wzajemne połączenie dużej liczby ciągłych włókien szklanych oraz włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego.

Znany jest sposób wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez połączenie ciągłych włókien szklanych, wychodzących z dyszy oraz włókien ciągłych z organicznego tworzywa termpolastycznego, wychodzących z co najmniej jednej głowicy do przeciągania.

175 284

Znane jest również urządzenie do wytwarzania takiej nitki kompozytowej, zawierające z jednej strony co najmniej jedną duszę, zasilaną szkłem, której powierzchnia dolna jest zaopatrzona w dużą liczbę otworków i która jest zespolona z urządzeniem powlekającym, zaś z drugiej strony zawierające co najmniej jedną głowicę do przeciągania, zasilaną tworzywem termoplastycznym, której powierzchnia dolna jest zaopatrzona w dużą liczbę otworków. Znane urządzenie zawiera również, wspólne dla dyszy i głowicy do przeciągania, elementy umożliwiające łączenie i ciągnienie nitki kompozytowej.

Sposób i urządzenie do wytwarzania nitki kompozytowej zostały opisane w zgłoszeniu patentowym EP-A-O.367.661. Opisane tam urządzenie, zawiera dyszę, w której ciągnione są ciągłe włókna szklane, oraz głowicę do przeciągania, zasilaną pod ciśnieniem organicznym tworzywem termoplastycznym i wydającą cięgłe włókna organiczne. Obydwa rodzaje włókien mogą mieć podczas łączenia postać pokładów lub pokładu i nitki. Korzystny sposób wykonania, opisany w tym dokumencie, polega na otaczaniu włókien lub nitki ze szkła przez włókna organiczne podczas ich łączenia. Otrzymana w ten sposób nitka kompozytowa ma tę zaletę, że zabezpiecza włókna szklane przed tarciem na powierzchniach stałych, z którymi nitka kompozytowa się styka. Jednocześnie układ taki nie sprzyja dokładnemu ujednorodnieniu mieszaniny obu rodzajów włókien. Przekrój poprzeczny nitki kompozytowej wykazuje strefy uprzywilejowane dla każdego rodzaju włókien, co w niektórych zastosowaniach może stanowić pożądany sposób łączenia.

Ponadto tak wytworzone nitki kompozytowe wykazują falistość. Jest ona rażąca wówczas, gdy nitki mają postać cewek, gdyż te ostatnie mają układ falisty na całym swym obwodzie. Ta falistość nitki kompozytowej jest uwarunkowana w praktyce zjawiskiem skurczu włókien organicznych, które powoduje falistość włókien szklanych. Ze zjawiskiem tym wiążą się rozmaite niedogodności. Przede wszystkim wymaga ono grubych mankietów przy wykonywaniu cewek, tak, aby mogły one wytrzymywać nacisk skurczowy, wywierany przez nitkę kompozytową. Prócz tego odwijanie cewki staje się bardzo delikatne wskutek zmian w jej geometrii. Taki stan nitki może być jednak korzystny wówczas, gdy wchodzi ona do struktury tkaniny, która będzie służyć później do wzmacniania elementu krzywoliniowego. Podatność tkaniny, nadawana jednocześnie przez zdolność do odkształceń włókien organicznych i przez falistość włókien szklanych, ułatwia osadzenie w formie. Odwrotnie, do wykonywania nitek kompozytowych, przeznaczonych do wytwarzania elementów płaskich, wzmocnionych w jednym kierunku, układ taki jest niekorzystny. Ponieważ włókna nie są wyrównane liniowo w nitce finalnej, przeto zmniejszeniu ulega ich zdolność do wzmacniania w jednym określonym kierunku.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania nitki kompozytowej, która nie wykazuje podczas swego formowania żadnej falistości i która pozostaje stabilna z upływem czasu.

Sposób wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez wzajemne połączenie ciągłych włókien szklanych, wychodzących z dyszy, oraz włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego, według wynalazku polega na tym, ze włókna termoplastyczne miesza się w postaci pokładu z wiązką lub pokładem włókien szklanych, oraz że przed ich wejściem w wiązkę lub pokład włókien szklanych, włókna termoplastyczne nagrzewa się do temperatury, wyższej od ich temperatury przemiany, ciągnie się, a następnie chłodzi.

Korzystnie miesza się z jednakowymi prędkościami włókna termoplastyczne oraz włókna szklane na tworzącej wałka.

Korzystnie włókna termoplastyczne miota się w postaci pokładu na wiązkę lub pokład włókien szklanych.

Urządzenie do wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez połączenie ciągłych włókien szklanych i włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dysza na włókna termoplastyczne jest zespolona z co najmniej jednym ciągadłem wielobębnowym oraz z elementami do nagrzewania i chłodzenia, a także z elementem do mieszania włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi.

Korzystnie ciągadło ma co najmniej trzy zespoły bębnów zapewniających rosnącą prędkość włókien termoplastycznych.

Korzystnie elementy do nagrzewania są elektryczne i są umieszczone przynajmniej w pierwszym bębnie ciągadła.

175 284

Korzystnie elementy do nagrzewania, zwłaszcza typu wykorzystującego podczerwień, są umieszczone na torze ruchu włókien termoplastycznych przynajmniej na poziomie pierwszego bębna.

Korzystnie elementy do chłodzenia stanowią elementy do przepuszczania chłodnego płynu przynajmniej przez ostatni bęben ciągadła.

Korzystnie element do mieszania włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi, składa się wałka prowadniczego i wałka dociskowego.

Korzystnie elementem do mieszania włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi, jest urządzenie Venturiego.

Sposób wytwarzania włókien według wynalazku, dzięki zastosowaniu ciągnienia na gorąco pozwala na zmodyfikowanie struktury włókien termoplastycznych, które chłodzi się w tym nowym stanie. Po połączeniu dorobionych w ten sposób włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi włókna termoplastyczne nie wykazują już żadnego skurczu. Według zalecanej postaci wykonania wynalazku włókna termoplastyczne prowadzi się w postaci pokładu aż do włókien szklanych i miesza się je z nimi z identycznymi prędkościami na tworzącej wałka.

Możliwe jest również nadawanie włóknom termoplastycznym większej prędkości. Aby przeprowadzić zmieszanie obu rodzajów włókien, zaleca się wówczas dokonywać miotania włókien termoplastycznych w postaci pokładu w wiązkę lub pokład włókien szklanych.

W takim przypadku, czyli wówczas, gdy włókna termoplastyczne miota się z prędkością, większą od prędkości ciągnienia włókien szklanych, uzyskuje się splątanie falistych włókien termoplastycznych pośrodku liniowych włókien szklanych. Dzięki temu możliwe jest otrzymanie mniej bardziej spęczonej nitki kompozytowej, którą można zastosować w szczególności do wytwarzania tkanin.

Dzięki wynalazkowi można już nie stosować grubych mankietów, które miały wytrzymywać naprężenia ściskające, uwarunkowane naciskiem skurczowym, lecz można użyć zwykłych mankietów, które mogą być nawet usunięte po uformowaniu cewek, stających się wówczas kłębkami. Jest to intersujące, gdyż możliwe jest zatem stosowanie nitek kompozytowych według zasady odwijania lub też rozsnuwania, od wewnątrz jak też od zewnątrz.

Można także w tym przypadku użytkować te mankiety wielokrotnie, co daje oszczędności.

Inną zaletą tego sposobu jest uzyskiwanie większej jednorodności nitki kompozytowej niż ta, jaką uzyskuje się za pomocą sposobów wytwarzania, polegających na ciągnieniu włókna szklanego lub pokładu włókien szklanych, otoczonego włóknami termoplastycznymi.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest możliwość wykonywania z włókien szklanych i włókien termoplastycznych takich nitek kompozytowych, które nie wykazują później żadnych odkształceń, czyli nie powstaje już żaden skurcz włókien termoplastycznych.

Aby umożliwić wytwarzanie nitki kompozytowej, utworzonej przez zespolenie ciągłych włókien szklanych oraz włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego, urządzenie to zawiera w myśl wynalazku z jednej strony instalację, mającą co najmniej jedną dyszę, zasilaną szkłem, której ścianka dolna jest zaopatrzona w szereg otworków, przy czym dysza ta jest skojarzona z wałkiem powlekającym, z drugiej zaś strony inną instalację, mającą co najmniej jedną głowicę do przeciągania, zasilaną pod ciśnieniem roztopionym tworzywem termoplastycznym, której dolna ścianka jest zaopatrzona w szereg otworków, przy czym ta głowica do przeciągania jest skojarzona z ciągadłem typu wielobębnowego, z elementami do nagrzewania i chłodzenia oraz z elementem pozwalającym na mieszanie włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi, wreszcie elementy wspólne dla obydwóch instalacji, umożliwiające łączenie i zwijanie nitki kompozytowej.

Ciągadło wielobębnowe ma najkorzystniej co najmniej trzy zespoły bębnów, zapewniające rosnącą prędkość liniową włókien termoplastycznych.

Pierwszy zespół, złożony np. w dwóch bębnów, odpowiada strefie nagrzewania. Drugi zespół składa się np. z dwóch bębnów, którym nadaje się prędkości, większe od prędkości poprzednich bębnów. Trzeci zespół, złożony np. z dwóch bębnów, którym nadaje się prędkości, identyczne z prędkościami ostatniego bębna drugiego zespołu, odpowiada strefie chłodzenie.

Wymiary środków do nagrzewania, ich liczba oraz ich rozmieszczenie są takie, że włókna termoplastyczne pozostają w kontakcie z nimi przez dostatecznie długi okres czasu, aby nastąpiła

175 284 modyfikacja struktury włókien. Z drugiej strony uzyskiwane podnoszenie temperatury powinno być równomierne i identyczne dla wszystkich włókien, tak, aby ich struktura była identyczna po przejściu na ciągadło.

Według zalecanej postaci wykonania wynalazku elementy do nagrzewania, zwłaszcza elektryczne, są umieszczone przynajmniej w pierwszym bębnie ciągadła, napotykanym przez włókna termoplastyczne. W ten sposób nagrzewanie włókien termoplastycznych uzyskuje się przez styk na co najmniej jednym bębnie grzejnym. Dzięki temu jest ono szybkie i równomierne.

Możliwe jest także umieszczenie drugiego elementu do nagrzewania, zwłaszcza elementu wykorzystującego własności grzewcze podczerwieni, przynajmniej naprzeciw pierwszego bębna ciągadła.

Elementy do chłodzenia również powinny działać bardzo szybko, tak, aby utrwalić włókna termoplastyczne w ich nowej strukturze.

Ich wymiary, liczba i rozmieszczenie dobiera się tak, aby włókna termoplastyczne pozostawały w zetknięciu z nimi przez okres czasu, dostatecznie długi do utrwalania ich struktury.

Chłodzenie włókien termoplastycznych przeprowadza się korzystnie przez wywoływanie obiegu płynu przynajmniej w ostatnim bębnie ciągadła.

Element pozwalający na zmieszanie obu rodzajów włókien, może być utworzony przez zespolenie dwóch wałków. Pierwszy wałek - prowadzący lub napędowy - kieruje pokład włókien termoplastycznych ku drugiemu wałkowi. Na drugim wałku włókna termoplastyczne mieszają się z włóknami szklanymi, również w postaci pokładu. Urządzenie takie ma tę zaletę, że wywołuje przemieszanie włókien, dzięki czemu te ostatnie dochodzą z identycznymi prędkościami. Otrzymana mieszanina włókien zawiera wówczas jedynie włókna prostoliniowe.

W odmianie wykonania interesujące może być uzyskanie nitek kompozytowych, w których włókna szklane są prostoliniowe, natomiast włókna termoplastyczne wykazuj ą falistość. W ten sposób można otrzymać nitkę o mniejszej lub większej objętości, którą można wykorzystać w szczególności do wytwarzania tkanin. W tej postaci wykonania interesujące może być zastosowanie urządzenia, wykorzystującego własności płynów, którymi mogą być ciecze lub gazy, takie jak powietrze nawiewane mechanicznie lub sprężone. Można tu wykorzystać przykładowo zwężkę Venturiego, która może miotać włókna termoplastyczne w pokład lub w wiązkę włókien szklanych nawet wówczas, gdy włókna termoplastyczne mają prędkość, większą od prędkości włókien szklanych. Aby uzyskać większą prędkość włókien termoplastycznych, ciągadło wielobębnowe powinno nadawać włóknom termoplastycznym prędkość, większą od prędkości ciągnienia włókien szklanych.

Urządzenia według wynalazku ma tę zaletę, że może być wykonane na tym samym poziomie w odróżnieniu od niektórych instalacji dotychczasowych. W tym celu możliwe jest osadzenie elementu odchylającego, np. wałka, pomiędzy głowicą do przeciągania tworzywa organicznego a ciągadłem wielobębnowym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie według wynalazku, fig. 2 - również schematycznie drugą postać wykonania urządzenia według wynalazku, a fig. 3a, 3b i 3c przedstawiają schematycznie nitki kompozytowe, otrzymane w myśl wynalazku i dotychczasowymi technikami, w przekrojach poprzecznych.

Na figurze 1 przedstawione jest w widoku schematycznym kompletne urządzenie według wynalazku. Dysza 1, jest zasilana szkłem bądź z zasilacza pieca szklarskiego, który kieruje bezpośrednio roztopione szkło do jego wierzchołka, bądź też za pomocą zasobnika, mieszczącego chłodne szkło, np. w postaci kulek, które spadają pod działaniem siły ciężkości.

Dysza 1 jest wykonana zazwyczaj ze stopu platynowo-rodowego i jest nagrzewana na zasadzie zjawiska Joule'a tak, aby zależnie od sposobu zasilania stapiać szkło lub utrzymywać je w wysokiej temperaturze. Roztopione szkło wypływa wówczas w postaci dużej liczby strużek jak wiązka 2 włókien, ciągnionych za pomocą nie uwidocznionego urządzenia, które pozwala także na formowanie cewki 3. Te włókna 2 przechodzą z kolei na wałek powlekający 4, który nanosi na włókna szklane apreturę lub substancję natłuszczającą. Ta substancja natłuszczająca może zawierać związki lub ich pochodne, tworzące włókna termoplastyczne 5, które zostaną zespolone z włóknami szklanymi, by utworzyć nitkę kompozytową 6.

175 284

Na figurze 1 przedstawiona jest również schematycznie głowica do przeciągania 7, z której wytłaczane są włókna termoplastyczne 5. Głowicę 7 można zasilać materiałem termoplastycznym, np. typu polipropylenu, zmagazynowanym np. w postaci granulatu, który jest roztopiony i który następnie wypływa pod ciśnieniem poprzez liczne otworki, umieszczone pod głowicą 7, tworząc włókna 5 w wyniku ciągnienia i ochłodzenia. Chłodzenie włókien przeprowadza się za pomocą wymuszonej konwekcji przy użyciu urządzenia kondycjonującego 8 o kształcie, dostosowanym do kształtu głowicy do przyciągania 7. Urządzenie 8 wytwarza laminamy przpływ powietrza, prostopadły do włókien. Powietrze chłodzące ma stałe natężenie przepływu, stałą temperaturę i stalą wilgotność.

Włókna 5 przechodzą następnie na wałek 9, dzięki któremu można z jednej strony uformować je w postaci pokładu 10, z drugiej zaś strony odchylić ich tor ruchu. W ten sposób możliwe jest umieszczenie dyszy 1 i głowicy 7 na tym samym poziomie, a tym samym wykonywanie nitek kompozytowych w miejscu, gdzie dotychczas były wykonywane jedynie nitki szklane, bez konieczności wprowadzania znacznych zmian, nie licząc zainstalowania stanowiska do przeciągania włókien termoplastycznych. Istniejące już urządzenia do wykonywania nitek kompozytowych wymagają na ogół doprowadzania włókna lub pokładu włókien szklanych powyżej dyszy na włókna termoplastyczne, a zatem ustawiania dyszy na włókna szklane na wyższym poziomie. Prowadzi to na ogół do totalnej modyfikacji całej konstrukcji.

Po przejściu po wałku 9 pokład 10 włókien termoplastycznych przechodzi na ciągadło wielobębnowe 11, złożone np. z sześciu bębnów 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Bębny 12, 13, 14, 15, 16, 17 mają różne prędkości, tak, iż wytwarzają przyśpieszenie w kierunku ruchu włókien termoplastycznych. Bębny te są również zespolone z urządzeniami do nagrzewania i chłodzenia, które nie są uwidocznione na rysunku. W przedstawionym przypadku bębny mogą działać np. parami. Bębny 12, 13 są wówczas zespolone z urządzeniem do nagrzewania. Urządzeniem tymjest np. układ elektryczny, który wywołuje równomierny i szybki wzrost temperatury włókien termoplastycznych, ponieważ nagrzewanie dokonuje się kontaktowo. Bębnom 12,13 nadaje się identyczną dla obu prędkość, która pozwala na ciągnienie włókien termoplastycznych od głowicy do przeciągania 7.

Drugiej parze bębnów 14, 15 nadaje się prędkość, większą od prędkości pierwszej pary. Włókna termoplastyczne, nagrzane podczas ich przejścia po pierwszej parze bębnów do temperatury, zależnej od rodzaju materiału termoplastycznego, podlegają przyśpieszeniu, uwarunkowanemu różnicą prędkości pomiędzy obydwiema parami bębnów. Przyśpieszenie to powoduje wydłużenie włókien termoplastycznych, modyfikujące ich strukturę.

Ostatniej parze bębnów 16, 17 nadaje się prędkość, identyczną z prędkością poprzedniej pary, przy czym zawiera ona urządzenie chłodzące np. typu waterjacket, które pozwala utrwalić włókna w ich nowym stanie.

Nagrzewanie i chłodzenie włókien termoplastycznych należy wykonywać szybko i w sposób równomierny. Przyczynia się do tego odpowiedni wybór środków, jak to stwierdziliśmy poprzednio. Z drugiej strony wynalazek polega na obróbce włókien, a nie nitek, jak to się zazwyczaj robi. Nagrzewanie i chłodzenie włókien można przeprowadzać szybciej i w sposób bardziej równomierny, niż wówczas, gdy chodzi o obróbkę nitki, ze względu na większą powierzchnię wymiany ciepła na jednostkę ilości materiału.

Ciągadło może składać się również z większej liczby bębnów, z jednoczesnym zachowaniem trzech opisanych powyżej stref: nagrzewania, ciągnienia, chłodzenia. Z drugiej strony każda z tych stref może składać się z jednego tylko bębna. Możliwe jest także, że te trzy strefy powtarzają się kilkakrotnie, czyli że włókna termoplastyczne - po przejściu opisanej poprzednio obróbki - mogą być ponownie obrabiane jeden lub kilka razy w wyniku kolejnych przejść przez strefy tego samego rodzaju, z ponowieniem za każdym razem cyklu: nagrzewanie, ciągnienie, chłodzenie.

Aby uzyskać stadia nagrzewania lub chłodzenia, możliwe jest także wstawienie stałych urządzeń grzejnych lub chłodzących pomiędzy wałki ciągadła, po których ślizgają się włókna termoplastyczne. Można w ten sposób wydłużyć czasy kontaktu, pozwalającego na wymianę ciepła bądź w stadium nagrzewania, bądź też w stadium chłodzenia.

175 284

Pokład 10 włókien termoplastycznych przechodzi następnie na wałek prowadnicy 18 lub napędowy oraz na wałek dociskowy 19. Włókna termoplastyczne miesza się wówczas z włóknami szklanymi tak, aby złączenie obu pokładów nastąpiło na tworzącej wałka dociskowego 19. To urządzenie mieszające umożliwia dokładne określenie geometrii pokładu włókien termoplastycznych, a zatem pozwala na bardzo równomierne zmieszanie.

Ogół włókien szklanych i termoplastycznych przechodzi następnie na urządzenie 20, pozwalające na połączenie tych włókien w jedną całość, w celu utworzenia nitki kompozytowej 6. Tę nitkę kompozytową 6 doprowadza się wówczas natychmiast do postaci cewki 3 za pomocą nie uwidocznionego tu urządzenia, które umożliwia ciągnienie włókien szklanych z daną prędkością liniową o stałej wartości, w celu uzyskania żądanej masy liniowej.

Ta prędkość liniowa, umożliwiająca ciągnienie włókien szklanych, powinna być identyczna z prędkością, jaką nadają bębny 14, 15 pokładowi włókien termoplastycznych. W ten sposób wszystkie włókna mają podczas mieszania tę samą prędkość i nitka kompozytowa nie wykazuje podczas formowania żadnej falistości.

Możliwe jest również wytwarzanie nitki kompozytowej o dużej zdolności wypełniania, tj. takiej, która zawiera prostoliniowe włókna szklane oraz faliste włókna termoplastyczne. Ten rodzaj nitki kompozytowej jest szczególnie przydatny w niektórych zastosowaniach tkackich, ponieważ pozwala on regulować grubość tkaniny.

Aby uzyskać taką nitkę kompozytową, należy zmodyfikować urządzenie, przedstawione na fig. 1, w szczególności zaś układ, umożliwiający mieszanie włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi.

Takie zmodyfikowane urządzenie jest przedstawione na fig. 2. Uwidoczniona jest na niej jedynie część urządzenia do mieszania obu rodzajów włókien. Pozostała część urządzenia jest identyczna jak na fig. 1. Istotna, lecz nie uwidoczniona różnica polega na tym, że prędkość, jaką nadaje pokładowi włókien termoplastycznych ciągadło, a ściślej bębny 14, 15, nie jest teraz identyczna z prędkością ciągnienia włókien szklanych, bowiem aby uzyskać faliste włókna termoplastyczne w nitce kompozytowej, ich prędkość powinna być większa od prędkości ciągnienia włókien szklanych podczas mieszania.

Na figurze 2 uwidoczniony jest pokład 10 włókien termoplastycznych po jego przejściu przez ciągadło 11, które nie jest uwidocznione, a zatem pokład 10, który został już poddany obróbce na ciągadle i który ma żądaną prędkość, przechodzi na wałek odchyl ający 21, a następnie na układ Venturiego 22. Urządzenie to zapewnia miotanie pokładu 10 włókien termoplastycznych w pokład 23 włókien szklanych, z jednoczesnym utrzymywaniem rozdzielenia włókien termoplastycznych. Urządzenie Venturiego nie nadaje żadnej dodatkowej prędkości pokładowi 10, tak, aby tylko pewne minimum sprężonego powietrza było tryskane na włókna szklane. Dzięki temu niebezpieczeństwo zakłóceń we włóknach szklanych, uwarunkowane doprowadzeniem sprężonego powietrza oraz miotaniem włókien termoplastycznych, jest ograniczone w maksymalnym stopniu.

Do tego urządzenia można także dodać element 27, stanowiący płytę, zawierającą wzmocnienie i mającą wymiary, umożliwiające przepuszczenie pokładu włókien szklanych. Elementy 27 pozwala w szczególności na zachowanie geometrii kształtu pokładu 10 włókien termoplastycznych po operacji miotania oraz eliminuje ich rozbieżność.

Element 27 jest wykonany korzystnie z materiału kompozytowego, złożonego z tkaniny tekstylnej i żywicy fenolowej typu bakelitu, co umożliwia poślizg włókien.

Na figurze 2 włókna termoplastyczne miota się w pokład włókien szklanych po jego przejściu po wałku natłuszczającym 4. Możliwe jest także przeprowadzanie miotania włókien termoplastycznych w wiązkę 2 włókien szklanych, tj. przed przejściem tych ostatnich po wałku natłuszczającym 4. W tym ostatnim przypadku uzyskana jednorodność mieszaniny włókien może być większa.

Ponieważ włókna termoplastyczne miota się w pokład lub wiązkę włókien szklanych, obydwa rodzaje włókien mieszają się wzajemnie, tworząc nitkę kompozytową w urządzeniu 20, identycznym z urządzeniem według fig. 1.

Techniki te prowadzą zatem do powstania cewek z nitek kompozytowych, które - w odróżnieniu od cewek, otrzymywanych dotychczas - nie wykazująjuż falistości, uwarunkowanej

175 284 włóknami szklanymi, i mogą być odwijane bezproblemowo. Ponieważ cewki nie odkształcają się już, możliwe jest również usunięcie mankietu, który można wówczas wykorzystywać wielokrotnie, oraz odwijanie ich od wewnątrz. Z drugiej strony włókna szklane pozostają prostoliniowe i mogą w pełni spełniać funkcję wzmocnienia jednokierunkowego - jeśli to jest pożądane - w elementach, wykonanych z tych nitek kompozytowych.

Na figurach 3a, 3b i 3c przedstawione są schematycznie przekroje poprzeczne nitek kompozytowych, otrzymanych różnymi metodami. Fig 3a przedstawia przekrój nitki kompozytowej, otrzymanej sposobem według wynalazku. Obserwuje się równomierny rozkład włókien termoplastycznych 25 i włókien szklanych 26. Dokładne ujednorodnienie nitki kompozytowej pozwala uzyskać większą spójność tej nitki. Fig. 3b i 3c przedstawiają przekroje poprzeczne nitek kompozytowych, otrzymanych innymi metodami, takimi jak wykorzystanie pierścieniowej dyszy termoplastycznej bądź przez łączenie nitki z pokładem (fig. 3b), bądź też przez łączenie pokładu z pokładem (fig. 3c). W obu tych przypadkach rozkład włókien jest mniej równomierny i rdzeń nitki tworzy strefę uprzywilejowaną dla włókien szklanych 26', 26, podczas gdy włókna termoplastyczne znajdują się bliżej obwodu. Należy zauważyć, że łączenie pokładu z pokładem przyczynia się do uzyskania większej równomierności.

Do opisanego sposobu i urządzenia można wprowadzić pewne modyfikacje. Przede wszystkim roztwór natłuszczający może zawierać fotoinicjator, zdolny do zainicjowania przemiany chmicznej powłoki natłuszczającej pod działaniem promieniowania aktynicznego. Powłoka taka pozwala zwiększyć dodatkowo spójność nitki kompozytowej. Aby ją uzyskać, wystarczy umieścić na drodze ruchu nitki kompozytowej źródło promieniowania typu nadfioletowego pomiędzy urządzeniem do łączenia a urządzeniem umożliwiającym wykonanie cewki. Można zastosować także inicjator cieplny, działający przy pomocy efektów termicznych.

Można także skojarzyć wynalazek z wykonywaniem kompleksowych nitek kompozytowych, tj. nitek kompozytowych, zawierających różne organiczne tworzywa termoplastyczne. W tym celu możliwe jest miotanie włókien różnego rodzaju, otrzymanych np. z kilku głowic do przeciągania i połączonych wstępnie przed miotaniem na włókna szklane.

175 284

FIG.3C

175 284

175 284

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez połączenie ciągłych włókien szklanych, wychodzących z dyszy, oraz włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego, wychodzących z co najmniej jednej głowicy do przeciągania, znamienny tym, że włókna termoplastyczne (5, 10) miesza się w postaci pokładu (10) z wiązką (2) lub pokładem (23) włókien szklanych oraz że przed ich wejściem w wiązkę (2) lub pokład (23) włókien szklanych włókna termoplastyczne (10) nagrzewa się do temperatury, wyższej od ich temperatury przemiany, ciągnie się, a następnie chłodzi.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miesza się z jednakowymi prędkościami włókna termoplastyczne (5,10) oraz włókna szklane (2, 23) na tworzącej wałka (19).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna termoplastyczne miota się w postaci pokładu (10) na wiązkę (2) lub pokład (23) włókien szklanych.
4. 4. Urządzenie do wytwarzania nitki kompozytowej, utworzonej przez połączenie ciągłych włókien szklanych i włókien ciągłych z organicznego tworzywa termoplastycznego, zawierające z jednej strony co najmniej jedną dyszę, zasilaną szkłem, której powierzchnia dolna jest zaopatrzona w dużą liczbę otworków, oraz zespoloną z urządzeniem powlekającym, z drugiej zaś strony, co najmniej jedną głowicę do przeciągania, zasilaną roztopionym tworzywem termoplastycznym, której powierzchnia dolna jest zaopatrzona w dużą liczbę otworków, oraz środki, wspólne dla dyszy i głowicy do przeciągania, umożliwiające łączenie i ciągnienie nitki kompozytowej, znamienne tym, że dysza (7) na włókna termoplastyczne jest zespolona z co najmniej jednym ciągadłem wielobębnowym (11) oraz z elementami do nagrzewania i chłodzenia, a także elementem do mieszania włókien termoplastycznych (5, 10) z włóknami szklanymi (2, 23).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że ciągadło (11) ma co najmniej trzy zespoły bębnów (12, 13, 14, 15,16, 17), zapewniających rosnącą prędkość włókien termoplastycznych (5,10).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że elementy do nagrzewania są elektryczne i są umieszczone przynajmniej w pierwszym bębnie (12) ciągadła (11).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że elementy do nagrzewania, zwłaszcza typu wykorzystującego podczerwień, są umieszczone na torze ruchu włókien termoplastycznych przynajmniej na poziomie pierwszego bębna (12).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że elementy do chłodzenia stanowią elementy do przepuszczania chłodnego płynu przynajmniej przez ostatni bęben (17) ciągadła (11).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że element do mieszania włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi, składa się z wałka prowadniczego (18) i wałka dociskowego (19).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że elementem do mieszania włókien termoplastycznych z włóknami szklanymi, jest urządzenie Venturiego (22).