SK286458B6 - Spôsob a zariadenie na výrobu kompozitnej nite - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týka spôsobu výroby kompozitnej nite tvorenej premiešaním sklených nekonečných vlákien s nekonečnými vláknami z organickej termoplastickej hmoty. Sklené nekonečné vlákna sa delia do viacerých vláknových zoskupení (34a, 34b), termoplastické nekonečné vlákna sa delia do viacerých vláknových zoskupení (14a, 14b) a termoplastické nekonečnévlákna sa vrhajú do sklených nekonečných vlákien,čím dochádza k ich premiešaniu. Najmenej jedno vláknové zoskupenie (14a, 14b) termoplastických nekonečných vlákien je pritom vrhané do každého vláknového zoskupenia (34a, 34b) sklených nekonečných vlákien a premiešané nekonečné vlákna (25) sa zhromažďujú do najmenej jednej mechanicky unášanej kompozitnej nite. Ďalej je navrhnuté zariadenie na uskutočnenie uvedeného spôsobu.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na výrobu kompozitnej nite obsahujúcej vzájomne premiešané sklené nekonečné vlákna a nekonečné vlákna z organickej termoplastickej hmoty.

Doterajší stav techniky

Sú už známe spôsoby výroby kompozitnej nite obsahujúce sklené nekonečné vlákna a nekonečné vlákna z organickej termoplastickej hmoty.

V patentovom spise EP-A-0 367 661 je opísaný spôsob používajúci prvé zariadenie obsahujúce vláknotvomú dýzovú hlavu, z ktorej sú odťahované nekonečné sklené vlákna, a druhé zariadenie obsahujúce zvlákňovaciu dýzu, napájanú pod tlakom organickou termoplastickou hmotou, ktorá vydáva organické nekonečné vlákna. Pri združovaní môžu byť obidva typy vlákien vo forme vláknových zoskupení alebo vláknového zoskupenia a nite. V získanej kompozitnej niti zo skla a organickej termoplastickej hmoty obklopujú termoplastické nekonečné vlákna sklené nekonečné vlákna a chránia ich proti treniam, ktoré sa tvoria, keď sa niť dostane do styku s pevnými povrchmi. Toto usporiadanie však neumožňuje vytvoriť dokonale homogénnu zmes obidvoch typov nekonečných vlákien: priečny rez kompozitnej nite ukazuje odlišné oblasti pre každý typ nekonečných vlákien.

Táto niť má okrem toho sklon vlniť sa. Keď je niť navíjaná vo forme cievok, vyvoláva tak zmrštenie termoplastických nekonečných vlákien zvlnenie na celom povrchu cievky. Tento jav sa vyznačuje nevýhodami v tom, že jednak vyžaduje použitie hrubých manžiet na vytvorenie cievok, aby odolávali sťahovaniu vytváranému kompozitnou niťou, a jednak ruší odvíjanie cievky v dôsledku toho, že geometrické vlastnosti nie sú zachované.

V spise EP-A-0 505 275 je navrhnutý spôsob prípravy kompozitnej nite podobný tomu, aký je opísaný v uvedenom spise EP-A-0 367 661, ktorý využíva najmenej jednu zvlákňovaciu dýzu obvykle používanú v odbore priemyslu syntetických vlákien. Týmto spôsobom je možné získať kompozitnú niť, tvorenú jednou alebo viacerými sklenými niťami, obklopovanými organickými nekonečnými vláknami, ktorá je nezávislá od tvaru zvlákňovacej dýzy použitej na vytlačovanie organických nekonečných vlákien.

Tento dokument navrhuje ťahanie organických vlákien do jedného alebo viacerých vláknových zoskupení, vymedzujúcich sčasti alebo úplne oblasť kužeľového alebo ihlanového tvaru, obsahujúcej otvorený segment, ktorým je vkladaná sklená niť. Získaná kompozitná niť má rovnaké nedostatky (nehomogénne rozdelenie nekonečných vlákien a zvlnenie) ako opísaná niť.

Dokument EP-A-0 599 695 opisuje výrobu kompozitnej nite zo skla a termoplastickej hmoty, ktorá spočíva v zmiešavaní zväzku alebo vláknového zoskupenia zo sklených vlákien, vystupujúcich z vláknotvomej dýzovej hlavy, a vláknových zoskupení termoplastických nekonečných vlákien, vystupujúcich zo zvlákňovacej dýzy, rýchlosťou pri ich vnikaní do zväzku alebo vláknového zoskupenia zo sklených vlákien, ktorá je vyššia, ako je rýchlosť ťahania sklených vlákien. Pri tomto spôsobe sú termoplastické nekonečné vlákna nadmerne naťahované kvôli kompenzovaniu ich zmrštenia, takže kompozitná niť nevykazuje pri ich tvorbe zvlnenie a zostáva v čase stabilná.

V spise EP-A-0 616 055 je navrhnutý ďalší spôsob výroby kompozitnej nite zo skla a termoplastickej hmoty, ktorý spočíva v zmiešavaní vláknového zoskupenia termoplastických nekonečných vlákien a zväzku alebo vláknových zoskupení zo sklených nekonečných vlákien, pričom termoplastické nekonečné vlákna sú pred bodom zbiehania zohriate na teplotu vyššiu, ako je ich transformačná teplota, sú dlžené a potom ochladené.

Najmä z dôvodov zníženia výrobných nákladov je snaha zvýšiť výrobné kapacity priemyslových vláknotvomých dýzových hláv zvýšením počtu ich otvorov na 800 i 1600 alebo 2400 .

Opísanými spôsobmi je možné len ťažko vyrábať v uvedených podmienkach kompozitnú niť, u ktorej by bolo rozdelenie oboch typov nekonečných vlákien homogénne. Keď sa však počet otvorov vláknotvomej dýzovej hlavy významne zväčší, konštatuje sa, že vrhanie vláknového zoskupenia termoplastických nekonečných vlákien už nie je pravidelné, pretože termoplastické nekonečné vlákna majú sklon sa rozdeľovať predovšetkým do stredu zväzku alebo vláknového zoskupenia sklených nekonečných vlákien. Keď sa okrem toho zväčšuje dĺžka vláknotvomej dýzovej hlavy, nie je vzdialenosť, ktorú prejdú sklené vlákna ležiace v strede a na konci dýzovej hlavy rovnaká. Z toho vyplýva odchýlka v priemere takto vyrobených nekonečných vlákien.

Podstata vynálezu

Problém týkajúci sa kvality zmiešavania sklených nekonečných vlákien a nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty v vnútri kompozitnej nite pri použití veľkorozmerovej vláknotvomej dýzovej hlavy (s počtom otvorov väčším ako 800 ) je podľa vynálezu vyriešený spôsobom výroby kompozitnej nite tvorenej premiešaním sklených nekonečných vlákien vystupujúcich z vláknotvomej dýzovej hlavy a nekonečnými vláknami z organickej termoplastickej hmoty, vystupujúcimi z najmenej jednej zvlákňovacej dýzy (zvlákňovacie hlavy - ďalej v celom texte: zvlákňovacie dýzy), pri ktorom sa delia sklené nekonečné vlákna do viacero zväzkov alebo vláknových zoskupení ( nappe vo francúzskom origináli - ďalej v celom texte: vláknové zoskupenia) termoplastické nekonečné vlákna sa delia do viac vláknových zoskupení a termoplastické nekonečné vlákna sa vrhajú do sklených nekonečných vlákien, pričom najmenej jedno vláknové zoskupenie termoplastických nekonečných vlákien je vrhané do každého zväzku alebo vláknového zoskupenia sklených nekonečných vlákien a premiešané nekonečné vlákna sa zhromažďujú najmenej do jednej mechanicky unášanej kompozitnej nite.

Takto uskutočnené oddelenie dovoľuje získať výborné premiešanie sklených nekonečných vlákien a termoplastických nekonečných vlákien, ktoré sa prejavuje rovnomerným homogénnym rozdelením týchto nekonečných vlákien, ako ukazuje index premiešania a priečny rez kompozitnou niťou, uvedené ďalej. Podľa výhodného uskutočnenia sa priraďuje každému vláknovému zoskupeniu zo sklených vlákien vrhaním jedno vláknové zoskupenie z nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty.

Vďaka vynálezu je možné vytvárať jedinú kompozitnú niť zo skla a termoplastickej hmoty s vysokou dĺžkovou hmotnosťou (okolo 3000 g/km) alebo aj viac nití s nižšou dĺžkovou hmotnosťou (titrom), ktoré môžu byť navíjané na jednu alebo viac manžiet nesených rovnakým vretenom jedného navíjacieho zariadenia.

Ďalšia výhoda spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že je možné získať kompozitnú niť priamo z roztavených hmôt tvoriacich nekonečné vlákna bez toho, aby bolo nutné vykonať medzipostupy združovania a navíjania nekonečných vlákien. Tento spôsob je potrebné rozlišovať od spôsobov opísaných najmä v spisoch WO-A-96/10660, WO-A-97/10101 a WO-A-96/40596, v ktorých sa postupuje so združovaním vláknového zoskupenia sklených nekonečných vlákien vytvorených z vláknotvomej dýzovej hlavy obsahujúcej roztavené sklo a nite, alebo nití z termoplastickej hmoty, získanej odvíjaním z jednej alebo viacerých návinových cievok.

Ďalšia výhoda spôsobu podľa vynálezu spočíva v tom, že dovoľuje vytvárať kompozitnú niť z termoplastických nekonečných vlákien rôznej povahy pri použití rovnakej zvlákňovacej dýzy. Tento spôsob dovoľuje najmä predísť násobeniu počtu zvlákňovacích dýz a nedôjde teda k preplneniu priestoru v blízkosti vláknotvomej dýzovej hlavy.

Vynález taktiež navrhuje zariadenie na vykonávanie spôsobu.

Na umožnenie výroby kompozitnej nite, vytvorenej z nekonečných sklených vlákien a nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty, navzájom premiešaných, obsahuje zariadenie podľa vynálezu jednak najmenej jednu vláknotvomú dýzovú hlavu napájanú roztaveným sklom, ktorej dolná plocha je vybavená väčším počtom otvorov, spravidla najmenej 800 otvorov, a ktorá je priradená k povliekaciemu ústrojenstvu, a k prostriedkom umožňujúcim deliť sklené vlákna na viacero zväzkov alebo vláknových zoskupení a rovnako najmenej jednu zvlákňovaciu dýzu ( zvlákňovaciu hlavu - ďalej v celom texte: zvlákňovaciu dýzu) pod tlakom napájanú roztavenou organickou termoplastickou hmotou, a ktorá je priradená k prostriedkom umožňujúcim oddeľovať termoplastické nekonečné vlákna, a k dĺžiacemu zariadeniu a k prostriedkom na vrhanie uvedených termoplastických nekonečných vlákien na ich zmiešavame z nekonečnými sklenými vláknami, a ďalej obsahujúce prostriedky, spoločné pre vláknotvomú dýzovú hlavu a zvlákňovaciu dýzu, umožňujúcu združovanie a navíjanie najmenej jednej kompozitnej nite. DÍžiace zariadenie použitelné v rámci vynálezu môže byť napríklad typu s dĺžiacimi valčekmi, opísané vo spise WO-A-98/ 01751 alebo EP-A-0 599 695, ktoré môže ďalej obsahovať vykurovacie zariadenie , ako je navrhnuté vo spise EP-A-0 616 055.

Výhodne sa vykonáva delenie sklených nekonečných vlákien na toľko vláknových zoskupení, koľko je vláknových zoskupení z nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty, pričom každé vláknové zoskupenie z termoplastických nekonečných vlákien sa potom vrhá do jediného vláknového zoskupenia zo sklených nekonečných vlákien. Zvlášť výhodné sú rovnako vláknové zoskupenia z termoplastických nekonečných vlákien a rovnako zväzky alebo vláknové zoskupenia zo sklených nekonečných vlákien.

Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu sú prostriedky na delenie sklených nekonečných vlákien uložené tak, že každé vláknové zoskupenie vymedzované povliekacím valčekom a uvedenými prostriedkami má tvar rovnoramenného trojuholníka, do ktorého sú vkladané termoplastické nekonečné vlákna. Vzdialenosť, ktorou prechádzajú vonkajšie nekonečné vlákna, je tak totožná, čo dovoľuje znížiť rozptyl priemeru sklených nekonečných vlákien.

Prostriedok umožňujúci deliť sklené nekonečné vlákna na viacero vláknových zoskupení môže byť tvorený rozprestieracimi hrebeňmi alebo drážkovými kladkami, pevnými alebo pohyblivými, pričom tento pro striedok môže naďalej mať funkciu pohlcovania napätia na úrovni navíjacieho zariadenia. Toto usporiadanie je dvojnásobne výhodné. Jednako umožňuje delenie nekonečných vlákien do vláknových zoskupení a rovnako tiež umožňuje združovanie sklených nekonečných vlákien a nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty s cieľom vytvoriť kompozitnú niť alebo nite. Dá sa tak ľahko získať požadovaná geometria každého vláknového zoskupenia nastavovaním vzdialenosti medzi uvedenými deliacimi prostriedkami a povliekacím valčekom a vzdialenosti medzi rovnakými prostiedkami.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia vynálezu prechádzajú vláknové zoskupenia z termoplastickej hmoty spoločným dlžiacim zariadením a každé vláknové zoskupenie je priradené ku skleným nekonečným vláknam prostedníctvom nezávislého vrhacieho ústrojenstva. Orientácia vrhacieho ústrojenstva dovoľuje čo najlepšie nastavovať vrhanie týchto nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty do vláknového zoskupenia sklených nekonečných vlákien, čo vedie k výbornému premiešaniu vlákien.

Prostriedok dovoľujúci vkladať nekonečné vlákna z termoplastickej hmoty môže byť tvorený hlavne Venturiho systémom . Toto zariadenie má výhodu v tom, že vytvára premiešanie sklených nekonečných vlákien a termoplastických nekonečných vlákien, ktoré prichádzajú s rovnakými rýchlosťami. Je tak možné vytvárať premiešané nekonečné vlákna, ktoré sú lineárne.

Podľa variantu uskutočnenia je možné získať kompozitné nite, ktorých nekonečné sklené vlákna sú lineárne a ktorých termoplastické nekonečné vlákna sú zvlnené. Tento typ nite, viac alebo menej objemovej, je vyhľadávaný v určitých oblastiach textilného použitia. Na to stačí dodať termoplastickým nekonečným vláknam vyššiu rýchlosť než nekonečným skleným vláknam. Vyššia rýchlosť nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty je fixovaná na úrovni dlžiaceho zariadenia prostredníctvom rýchlosti otáčania dlžiacich valčekov.

Opísané zariadenia dovoľujú používať vláknotvomé dýzové hlavy s vysokým počtom otvorov na kontinuálnu výrobu, s nižšími nákladmi, kompozitnej nite pozostávajúcej z nekonečných sklených vlákien a z termoplastických nekonečných vlákien, rozdelených homogénne vnútri tejto nite.

Takéto zariadenia majú taktiež výhodu v tom, že sa nimi vytvárajú zvýšenou produktivitou náviny kompozitných nití s vysokou dĺžkovou hmotnosťou (titrom) okolo 3000 tex alebo g/km aj viacej súčasne vytváraných návinov kompozitných nití, a to kontinuálne a priamo z materiálov, z ktorých sú tvorené nekonečné vlákna.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príkladoch uskutočnenia s odvolaním sa na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr.l schematický pohľad na zostavu zariadení podľa prvého uskutočnenia vynálezu, obr.2 schematický pohľad podľa druhého uskutočnenia vynálezu, obr.3A pohľad na priečny rez kompozitnými niťami získanými spôsobom podľa vynálezu, z pohľadu binokulárnej lupy, obr.3B schematické znázornenie tohto rezu, obr.4A pohľad na priečny rez kompozitnými niťami získanými v podmienkach nie podľa vynálezu, z pohľadu binokulárnej lupy, a obr.4B schematické znázornenie tohto rezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález znázornený na obr. 1 obsahuje vláknotvomú dýzovú hlavu 1, napájanú roztavenou sklovinou buď z predného telesa pece, ktorá dopravuje priamo sklo až na jej vrchol, alebo násypkou obsahujúcou studené sklo, napríklad vo forme guľôčok, ktoré padajú iba vlastnou váhou.

Bez ohľadu na napájanie je vláknotvomá dýzová hlava 1 obvykle z platino-ródiovej zliatiny a je zohrievaná Joulovým teplom na účely pretavovania skla alebo jeho udržovania pri vysokej teplote. Z vláknotvomej dýzovej hlavy 1 vyteká množstvo pramienkov roztaveného skla, ktoré sú odťahované vo forme dvoch zväzkov 2a, 2b nekonečných vlákien neznázomeným zariadením, ktoré umožňuje taktiež vytvárať cievky 5 a 6. Zväzky 2a, 2b sú udržované oddelene prostredníctvom dvoch drážkovaných kladiek 3, 4. Na dráhe zväzkov 2a, 2b je uložený povliekací valček, tvoriaci povliekací mechanizmus 7, napríklad z grafitu, ktorý ukladá na sklené nekonečné vlákna lubrikáciu určenú na zabraňovanie alebo obmedzovanie trenia nekonečných vlákien na mechanizmoch, s ktorými sa dostávajú do styku. Lubrikácia môže byť vodná alebo bezvodá (t. j. s obsahom menej než 5 % vody) a môže obsahovať zlúčeniny alebo deriváty zlúčenín, ktoré tvoria súčasť zloženia termoplastických nekonečných vlákien 8, ktoré sa budú združovať so sklenými nekonečnými vláknami na vytváranie kompozitných nití 9, 10.

Na obr. 1 je taktiež schematicky znázornená zvlákňovacia dýza 11, z ktorej sú vytlačované nekonečné vlákna 8 z termoplastickej hmoty. Zvlákňovacia dýza 11 je napájaná roztavenou termoplastickou hmotou, napríklad vystupujúcou z neznázomeného extrudéra, napájaného granulátom, ktorá vyteká pod tlakom z množstva otvorov, umiestnených pod zvlákňovacou dýzou 11, na vytváranie nekonečných vlákien 8 ťahaním a ochladzovaním. Ochladzovanie nekonečných vlákien sa vykonáva nútenou konvekciou prostredníctvom zariadenia 12 na kondicionovanie tvaru prispôsobeného zvlákňovacej dýze 11, ktorá vytvára laminámy vzduchový prúd kolmo na nekonečné vlákna. Chladiaci vzduch má prietok, teplotu a hygrometriu, ktoré sú udržované konštantné. Nekonečné vlákna 8 prechádzajú potom na valček 13, ktorý ich dovoľuje jednak združovať vo forme vláknového zoskupenia (nappe) 14 a jednak meniť smer ich dráhy. Po prechode cez valček 13 je vláknové zoskupenie 14 z termoplastických nekonečných vlákien nasmerované na valčekové dĺžiace zariadenie 15, ktoré pozostáva zo šiestich valčekov 16,17,18,19, 20, 21.

Valčeky 16,17,18, 19, 20, 21 majú rozdielne rýchlosti, takže vytvárajú zrýchlenie v smere postupu vláknového zoskupenia 14. V danom prípade tieto valčeky pracujú vo dvojiciach. K valčekom 16, 17 tvoriacim prvú dvojicu je priradený neznázomený ohrievací mechanizmus, ktorým môže byť napríklad elektrický systém umožňujúci dotykové zvyšovanie teploty termoplastických nekonečných vlákien homogénnym a rýchlym spôsobom. Zvýšenie teploty závisí od povahy použitého termoplastu. Valčeky 16,17 sú poháňané rovnakou rýchlosťou, ktorá umožňuje ťahanie nekonečných vlákien 8 zo zvlákňovacej dýzy 11.

Druhá dvojica valčekov 18,19 je poháňaná rýchlosťou, ktorá je vyššia ako rýchlosť poháňania prvej dvojice. Vláknové zoskupenie 14 termoplastických nekonečných vlákien, zahriatych prechodom prvej dvojice valčekov 16,17, je vystavované zrýchleniu, vyplývajuciemu z rozdielu rýchlostí oboch dvojíc valčekov, ktoré sa prejavuje dĺžením nekonečných vlákien vláknového zoskupenia 14 a zmenou ich štruktúry.

Posledná dvojica valčekov 20, 21 je poháňaná rovnakou rýchlosťou ako predchádzajúca dvojica valčekov alebo vyššou rýchlosťou a obsahuje chladiace ústrojenstvo, napríklad typu „water jacket“ , ktoré dovoľuje fixovať štruktúru nekonečných vlákien vláknového zoskupenia 14.

Ohrev a chladenie vláknového zoskupenia 14 termoplastichých nekonečných vlákien musí byť uskutočnené rýchle a homogénne.

DÍžiace zariadenie 15 môže obsahovať väčší počet valčekov, ak sú rešpektované uvedené tri oblasti: ohrev, dĺženie a ochladzovanie. Okrem toho môže byť každá z týchto oblastí tvorená iba jedným valčekom. DÍžiace zariadenie môže byť taktiež tvorené sledom skupín, tvorených tromi uvedenými oblasťami.

K uvedenému ohrievaciemu a chladiacemu kroku je taktiež možné zaradiť pevný mechanizmus, ohrievací alebo chladiaci, medzi valčeky dĺžiaceho zariadenia 15, po ktorých kĺže vláknové zoskupenie 14 termoplastických nekonečných vlákien.

Vláknové zoskupenie 14 termoplastických nekonečných vlákien postupuje potom na vychyľovací valček 22 na zmenu smeru, začínajúc ktorým je delené na dve vláknové zoskupenia 14a, 14b, ktoré potom prechádzajú dvoma nezávislými Venturiho zariadeniami 23, 24. Venturiho zariadenia 23, 24 dovoľujú udržovať termoplastické nekonečné vlákna oddelené a vrhať ich do sklených nekonečných vlákien, prichádzajúcich zo zväzkov 2a, 2b. Venturiho zariadenia 23, 24 neudeľujú privádzaním stlačeného vzduchu vláknovým zoskupeniam 14a, 14b žiadnu prídavnú rýchlosť, čo obmedzuje riziko rušenia uvedených sklených nekonečných vlákien.

Venturiho zariadenia 23, 24 tvoria v zmysle všeobecného označenia pre patentové nároky, prostriedky 230, 240 na zavádzanie vláknových zoskupení 14a, 14b termoplastických nekonečných vlákien do vláknových zoskupení 34a, 34b sklených nekonečných vlákien, umožňujúce zmiešavame termoplastických nekonečných vlákien so sklenými nekonečnými vláknami vo vytváraných vláknových zoskupeniach 25a, 25b z premiešaných nekonečných vlákien (25) zo skla a termoplastickej hmoty.

Ku spájaniu vláknových zoskupení 14a, 14b termoplastických nekonečných vlákien a sklených nekonečných vlákien pochádzajúcich zo zväzkov 2a, 2b dochádza na povrchovej priamke povliekacieho mechanizmu 7.

Vláknové zoskupenia 25a, 25b z premiešaných nekonečných vlákien (25) zo skla a termoplastickej hmoty prichádzajú potom na kladky 3, 4, ktoré dovoľujú zhromažďovať nekonečné vlákna zo skla a termoplastickej hmoty do dvoch kompozitných niti 9,10, ktoré sú bezprostredne potom navíjané do dvoch cievok 5, 6 pomocou neznázomeného ťahacieho mechanizmu , ktorý pracuje s danou lineárnou rýchlosťou, konštantné udržovanou na zaručenie požadovanej dĺžkovej hmotnosti.

Táto lineárna rýchlosť, ktorá umožňuje ťahanie sklených nekonečných vlákien je zhodná s rýchlosťou, ktorú udeľujú valčeky 20, 21 vláknovému zoskupeniu 14 z termoplastických nekonečných vlákien. Termoplastické nekonečné vlákna tak majú pri zmiešavaní rovnakú rýchlosť a kompozitná niť nevykazuje pri jej tvorbe zvlnenie.

Drážkované kladky 3, 4 tvoria súčasne prostriedky 30, 40 na rozdelenie sklených nekonečných vlákien 2 na zväzky 2a, 2b, ako je zrejmé z obrázku 1. Ďalej tvoria drážkované kladky 3, 4 spolu s odťahovacím mechanizmom nití na cievky 5, 6 prostriedky 300, spoločné pre vláknotvomú dýzovú hlavu 1 a zvlákňovaciu dýzu 11, na združovanie a odťahovanie kompozitnej nite 9,11 ako funkčnú časť zariadenia podľa vynálezu.

Na obr. 2, znázorňujúcom druhé uskutočnenie vynálezu, majú prvky zhodné s prvkami z obr. 1 rovnaké vzťahové značky.

Pramienky roztavenej skloviny, vytekajúcej z vláknotvomej dýzovej hlavy 1, sú ťahané vo dvoch zväzkoch 2a, 2b sklených vlákien pomocou neznázomeného zariadenia, ktoré taktiež umožňuje vytvárať cievku

5.

Zväzky 2a, 2b prichádzajú na valček tvoriaci povliekací mechanizmus 7 a potom na dve kladky 3 a 4 oddeľujúce zväzky 2a, 2b a združujúce nekonečné vlákna, na vytvorenie dvoch kompozitných nití 9,10, ktoré sú potom spojované združovacím prvkom 26 na vytváranie kompozitnej nite 27, ktorá sa navíja vo forme cievky 5.

Drážkované kladky 3, 4 tu opäť tvoria ako funkčné jednotky zariadenia podľa vynálezu, prostriedky 30, 40 na rozdelenie sklených nekonečných vlákien 2 na zväzky 2a, 2b, ako je zrejmé z obrázku 1. Drážkované kladky 3, 4 súčasne tvoria spolu s odťahovacím mechanizmom navíjajúcim cievku 5, prostriedky 300, spoločné pre vláknotvomú dýzovú hlavu 1 a zvlákňovaciu dýzu 11, na združovanie a odťahovanie kompozitnej nite 27, ako funkčnú časť zariadenia podľa vynálezu.

Súčasne s tvorbou sklených nekonečných vlákien sa vytláčajú termoplastické nekonečné vlákna vo forme dvoch zväzkov 8a, 8b prostredníctvom zvlákňovacej dýzy 11, obsahujúcej dve série rôznych otvorov, plnené termoplastickou hmotou v roztavenom stave. Zväzky 8a, 8b sa chladia zariadením 12 na kondiciovanie a potom sa usporadúvajú na valčeku 13 do dvoch vláknových zoskupení 14a, 14b, ktoré sú potom smerované k druhému valčeku 28 na zmenu smeru, a potom k dlžiacemu zariadeniu 29, ktoré je tu tvorené dvojicou valčekov 31, 39.

Valčeky 31, 39 majú zhodnú rýchlosť otáčania, ale môžu taktiež pracovať s rôznymi rýchlosťami. V danom prípade je rýchlosť valčeka 31 väčšia, ako je rýchlosť zariadenia slúžiaceho na ťahanie sklených nekonečných vlákien a na vytváranie cievky 5, čím je umožnená relaxácia termoplastických nekonečných vlákien.

Dlžiace zariadenie 29 môže byť tvorené sledom dvojíc valčekov, ohrievaných alebo chladených, medzi ktorými môžu byť zaradené vyhrievacie a ochladzovacie mechanizmy.

Vláknové zoskupenia 14a a 14b relaxovaných termoplastických nekonečných vlákien postupujú na dva orientované valčeky 32, 33, a potom do Venturiho zariadení 23, 24, pred ich vrhaním jednotlivo do vláknových zoskupení 34a, 34b sklených nekonečných vlákien.

Ku spojeniu vláknových zoskupení 14a, 14b termoplastických nekonečných vlákien a vláknových zoskupení 34a, 34b sklených nekonečných vlákien dochádza medzi povliekacím valčekom tvoriacim povliekací mechanizmus 7 a kladkami 3, 4. Toto usporiadanie je zvlášť výhodné, pretože dovoľuje dobre prispôsobiť geometriu vláknových zoskupení 34a, 34b sklených nekonečných vlákien a zaisťuje homogénne rozdeľovanie oboch typov nekonečných vlákien. Vychylovače 35, 36, vybavené výrezmi, zaisťujú pridržiavanie nekonečných vlákien, hlavne na okrajoch, a dovoľujú tlmiť rušenie vláknových zoskupení 34a, 34b nekonečných sklených vlákien v okamihu vrhania vláknových zoskupení 14a, 14b termoplastických nekonečných vlákien.

Vláknové zoskupenia 25a, 25b premiešaných nekonečných vlákien zo skla a termoplastickej hmoty potom postupujú na dvojicu kladiek 3, 4, ktoré dovoľujú združovať nekonečné vlákna a vytvárať dve kompozitné nite 9, 10. Tieto nite sú potom združované do kompozitnej nite 27, ktorá je bezprostredne potom navíjaná vo forme cievky 5 neznázorneným mechanizmom, dovoľujúcim ťahanie sklených nekonečných vlákien požadovanou rýchlosťou.

Ako je uvedené, je tu rýchlosť ťahania sklených nekonečných vlákien nižšia, ako je rýchlosť valčeka 39, čo dovoľuje relaxáciu termoplastických nekonečných vlákien pred ich príchodom na valčeky 32, 33. To má za následok, že neskoršie zmršťovanie termoplastických nekonečných vlákien nevyvoláva zvlnenie sklených vlákien a nedôjde ku zvieravému sťahovaniu nite na cievke.

Podľa jedného alebo druhého uskutočnenia vynálezu je rovnako možné vyrábať kompozitnú niť s vysokou výplňovou schopnosťou, t. j. niť, ktorá obsahuje lineárne sklené nekonečné vlákna a zvlnené termoplastické nekonečné vlákna. Tento typ kompozitnej nite sa ukazuje ako výhodný v určitých oblastiach textilného použitia, vyžadujúceho relatívne značnú hrúbku tkaniny.

Na vytvorenie takej kompozitnej nite je výhodné pozmeniť zariadenie znázornené na obr. 1 a 2 zvýšením rýchlosti, udelovanej vláknovému zoskupeniu termoplastických nekonečných vlákien dlžiacim zariadením 15, 29 konkrétne valčekmi 18, 19, 31. Menením rýchlostí vkladania nekonečných vlákien z termoplastickej hmoty do sklených nekonečných vlákien je možné zariaďovať amplitúdu zvlnenia termoplastických nekonečných vlákien a vyrábať tak kompozitnú niť, ktorá je „objemovaná“ alebo „tvarovaná“, t. j. má pomerne značný objem.

Na obr. 1 a 2 sú vláknové zoskupenia 14a, 14b termoplastických nekonečných vlákien vkladané do sklených nekonečných vlákien jednak na povrchovej priamke povliekacieho valčeka tvoriaceho povliekací mechanizmus 7 a jednak po pTechode cez tento valček. Je však možné vkladať nekonečné vlákna z termoplastickej hmoty do zväzkov 2a, 2b tvorených sklenými nekonečnými vláknami, t. j. pred ich príchodom na valček tvoriaci povliekací mechanizmus 7. Tento spôsob uskutočnenia zmiešavania sa však dá ťažko uskutočňovať, pretože termoplastické nekonečné vlákna sú v tomto prípade vkladané do sklených nekonečných vlákien, kde tieto nie sú potiahnuté žiadnou lubrikáciou. Je potom treba presne kontrolovať podmienky vkladania, aby nemohlo dôjsť k lámaniu sklených vlákien, ktoré sú v tomto štádiu zvlášť krehké.

Cievky získané pomocou spôsobu podľa vynálezu sú tvorené kompozitnou niťou, ktorá má „výborný index premiešania“. V rámci vynálezu sa pod pojmom „výborný index premiešania“ rozumie index premiešania, ktorého stredná hodnota je nižšia ako 12. Stredná hodnota indexu premiešania sa meria nasledovne:

- vytvorí sa určitý počet priečnych rezov kompozitnej nite na danej dĺžke,

- vyhotoví sa mriežkovanie každého z rezov,

- zmeria sa na každom takto definovanom mriežkovom políčku mikrografickou metódou typu obrazovej analýzy, rozdelenie sklených vlákien a termoplastických vlákien na jednotku plochy,

- vypočíta sa, pre každý rez, smerodajná odchýlka rozdelenia na jednotku plochy všetkých políčok, ktorou je index premiešania uvedeného rezu, a

- vypočíta sa stredná hodnota indexu premiešania pre všetky rezy.

Spravidla sú cievky získané v rámci vynálezu tvorené kompozitnou niťou, ktorej sklené nekonečné vlákna nie sú zvlnené, zatiaľ čo termoplastické nekonečné vlákna môžu vykazovať zvlnenie. Je tak možné ľahko odoberať niť buď jej odvíjaním, alebo odťahovaním z vnútra, po stiahnutí manžety slúžiacej ako opora na cievke alebo cievkach, čo nespôsobuje žiadne problémy.

Obr. 3A znázorňuje priečny rez, z pohľadu binokulárnej lupy, a to pre kompozitnú niť podľa vynálezu pozostávajúcu z 800 nekonečných vlákien zo skla s priemerom 18,5 pm a 800 termoplastických nekonečných vlákien (dĺžková hmotnosť zmesnej nite: 932 tex, 60 hmotn. % skla a 40 hmotn. % polypropylénu), získanú podľa uskutočnenia z obr. 2. Kompozitná niť má index premiešania rovnajúci sa 9,86. Na obr. 3b je schématické znázornenie pre rez z obr. 3a, kde sklené vlákna 37 (čierne) a polypropylénové vlákna 38 (bielo) majú v podstate rovnakú veľkosť a sú rozdelené homogénne vnútri nite.

Obr. 4a je priečny rez kompozitnej nite nie podľa vynálezu , získaný vrhaním jedného vláknového zoskupenia 800 polypropylénových nekonečných vlákien do jediného vláknového zoskupenia 800 sklených nekonečných vlákien. Táto niť má index premiešania rovnajúci sa 15. Na obr. 4B, ktorý zodpovedá schématickému znázorneniu rezu 4A, sú sklené vlákna 37' a polypropylénové vlákna 38' menej dobre premiešané. Najmä je možné pozorovať prítomnosť značných zhlukov sklených vlákien 37' a polypropylénových vlákien 38', kde polypropylénové vlákna sú prednostne rozdelené na obvode nite.

Je možné urobiť niektoré obmeny opísaných zariadení podľa vynálezu . Predovšetkým je možné použiť lubrikáciu tvorenú viacerými roztokmi, vodnými alebo bezvodými, obsahujúcimi zlúčeniny spôsobilé kopolymerovať v relatívne krátkom čase, keď sú privádzané do vzájomného styku. V tomto prípade obsahuje povliekací mechanizmus samostatné valčeky, z ktorých každý nanáša na sklené nekonečné vlákna jeden z lubrikačných roztokov. Je takisto možné uvažovať o sušiacom zariadení, ktoré umožňuje odstraňovať zo sklených vlákien vodu, alebo aspoň znížiť jej obsah pred navíjaním na cievku.

V rámci uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu je možné použiť akýkoľvek typ známeho skla, napríklad skla AR, R, S alebo E, pričom poslednému je dávaná prednosť.

Rovnako je možné použiť akúkoľvek organickú hmotu termoplastickej povahy, pričom prednostné hmoty sú polyetylén, polypropylén, polyetylentereftalát, polybutylentereftalát, polyamid-6, polyamid-6,6 a polyamid-12.

Je taktiež možné spojiť vynález s výrobou zložených kompozitov, t. j. zo zložených nití obsahujúcich rôzne termoplastické hmoty. Na tento účel je možné vytvárať nekonečné vlákna rôznej povahy, napríklad z jednej alebo viacerých zvlákňovacích dýz, a vkladať ich v oddelenej forme alebo po ich združení na sklené nekonečné vlákna.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby kompozitnej nite (9, 10, 27) tvorenej premiešaním sklených nekonečných vlákien (2), vystupujúcich z vláknotvomej dýzovej hlavy (1), s nekonečnými vláknami (8) z organickej termoplastickej hmoty, vystupujúcimi z najmenej jednej zvlákňovacej dýzy (11), vyznačujúci sa tým, že sa sklené nekonečné vlákna rozdeľujú do viac zväzkov (2a, 2b) alebo vláknových zoskupení (34a, 34b), termoplastické nekonečné vlákna sa rozdeľujú do viac vláknových zoskupení (14a, 14b) a termoplastické nekonečné vlákna sa vrhajú do sklených nekonečných vlákien, pričom najmenej jedno vláknové zoskupenie (14a, 14b) termoplastických nekonečných vlákien je vrhané do každého zväzku (2a, 2b) alebo vláknového zoskupenia (34a, 34b) sklených nekonečných vlákien, a premiešané nekonečné vlákna (25) sa zhromažďujú do najmenej jednej mechanicky unášanej kompozitnej nite (9, 10, 27).
2. 2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa vytvorí toľko vláknových zoskupení (14a, 14b) z termoplastických nekonečných vlákien, koľko je zväzkov (2a, 2b) alebo vláknových zoskupení (34a, 34b) sklených nekonečných vlákien.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že sa sklené nekonečné vlákna rozdeľujú do rovnakých zväzkov (2a, 2b) alebo vláknových zoskupení (34a, 34b).
4. 4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa termoplastické nekonečné vlákna rozdeľujú do rovnakých vláknových zoskupení (14a, 14b).
5. 5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 4, vyznačujúci sa tým, že sa vláknové zoskupenia (14a, 14b) tcrmoplastických nekonečných vlákien vrhajú do zväzkov (2a, 2b) sklených nekonečných vlákien medzi spodnou stranou vláknotvomej dýzovej hlavy (1) a povliekacím mechanizmom (7).
6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 4, vyznačujúci sa tým, že sa vláknové zoskupenia (14a, 14b) termoplastických nekonečných vlákien vrhajú do sklených nekonečných vlákien na povrchovej priamke povliekacieho mechanizmu (7).
7. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že sa vláknové zoskupenia (14a, 14b) termoplastických nekonečných vlákien vrhajú do vláknových zoskupení (34a, 34b) sklených nekonečných vlákien medzi povliekacím mechanizmom (7) a prostriedkami (30, 40) na delenie sklených nekonečných vlákien.
8. 8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že sa termoplastické nekonečné vlákna pred ich vrhaním do sklených nekonečných vlákien preťahujú na dĺžiacom zariadení (15, 29).
9. 9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť dlžiaceho zariadenia (15, 29), umožňujúceho preťahovanie termoplastických nekonečných vlákien je väčšia alebo rovnajúca sa rýchlosti unášania kompozitnej nite (9, 10, 27).
10. 10. Zariadenie na výrobu kompozitnej nite (9, 10, 27), tvorenej premiešaním sklených nekonečných vlákien (2) a nekonečných vlákien (8) z organickej termoplastickej hmoty, obsahujúce jednak najmenej jednu vláknotvomú dýzovú hlavu (1) napájanú roztaveným sklom, ktorej dolná plocha je vybavená väčším počtom otvorov, a ktorá je priradená k povliekaciemu mechanizmu (7), a jednak najmenej jednu zvlákňovaciu dýzu (11) napájanú roztavenou organickou termoplastickou hmotou, ktorej dolná plocha je vybavená väčším počtom otvorov, ktorá je priradená k dĺžiacemu zariadeniu (15, 29) s premenlivou rýchlosťou, a ďalej prostriedky (300) spoločné pre vláknotvomú dýzovú hlavu (1) a zvlákňovaciu dýzu (11), na združovanie a odťahovanie kompozitnej nite (9, 10, 27), vyznačujúce sa tým, že vláknotvorná dýzová hlava (1) je priradená k prostriedkom (30, 40), na rozdelenie sklených nekonečných vlákien na viacero zväzkov (2a, 2b) alebo vláknových zoskupení (34a, 34b) a zvlákňovacia dýza (11) je priradená k prostriedkom (230, 240), na zavádzanie nekonečných vlákien, najmenej jedného vláknového zoskupenia (14a, 14b) termoplastických nekonečných vlákien do každého zväzku (2a, 2b) alebo vláknového zoskupenia (34a, 34b) sklených nekonečných vlákien na zmiešavanie termoplastických nekonečných vlákien so sklenými nekonečnými vláknami vo vláknových zoskupeniach (25a, 25b) z premiešaných nekonečných vlákien zo skla a termoplastickej hmoty.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že prostriedky (230, 240) na zavádzanie termoplastických nekonečných vlákien do zväzkov alebo vláknových zoskupení sklených nekonečných vlákien sú Venturiho zariadenia (23, 24).
12. 12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že každé Venturiho zariadenie (23, 24) je priradené k vychylovaču (35, 36) umiestnenému pred nekonečnými sklenými vláknami.
13. 13. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že prostriedky (30, 40) na rozdelenie sklených nekonečných vlákien (2), sú uložené medzi povliekacím mechanizmom (7) a zariadením na mechanické unášanie kompozitnej nite (9, 10, 27).
14. 14. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 13, vyznačujúce sa tým, že prostriedky (30,40) na rozdelenie sklených nekonečných vlákien (2) sú vytvorené ako drážkované kladky (3, 4).