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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines Verbundfadens, der miteinander vermengte endlose Glasfilamente und
endlose Filamente aus einem thermoplastischen organischen Material
umfasst.
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Es
sind bereits Verfahren bekannt, welche die Herstellung eines Verbundfadens
erlauben, der solche Filamente aus Glas und aus thermoplastischem
organischem Material umfasst.
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In
EP-A-0 367 661 ist ein Verfahren beschrieben, in welchem eine erste
Anlage, die eine Spinndüse
umfasst, aus welcher endlose Glasfilamente gezogen werden, und eine
zweite Anlage, die einen Spinnkopf umfasst, dem unter Druck stehendes
thermoplastisches organisches Material zugeführt wird, das endlose organische
Filamente ergibt, verwendet wird. Bei der Vereinigung können die
zwei Filamenttypen in Form von Bahnen oder in Form einer Bahn und
eines Fadens vorliegen. Bei dem erhaltenen Glas/Thermoplast-Verbundfaden
umgeben die thermoplastischen Filamente die Glasfilamente und schützen sie
vor Reibung, die entsteht, wenn sich dieser Faden in Berührung mit
festen Flächen
befindet. Diese Anordnung erlaubt es jedoch nicht, eine perfekt
homogene Mischung der zwei Filamenttypen zu erhalten: Ein Querschnitt
durch den Verbundfaden zeigt für
jeden Filamenttyp verschiedene Bereiche.
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Weiterhin
hat dieser Verbundfaden die Neigung, sich zu wellen. So erzeugt,
wenn der Faden zur Form von Spulen aufgewickelt wird, die Schrumpfung der
thermoplastischen Filamente eine Welligkeit über den gesamten Umfang der
Spule. Dieses Phänomen hat
Nachteile: So erfordert es einerseits zur Herstellung der Spulen
den Einsatz von dicken Hülsen,
damit diese dem vom Verbundfaden ausgeübten Schrumpfungsdruck widerstehen,
und stört
andererseits das Abwickeln der Spule aufgrund der Tatsache, dass
die geometrischen Eigenschaften nicht erhalten bleiben.
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In
EP-A-0 505 275 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundfadens
vorgeschlagen, das ähnlich
dem zuvor in EP-A-0 367 661 beschriebenen ist und in welchem mindestens
ein üblicherweise
auf dem Gebiet der Synthesefaserproduktion eingesetzter Spinnkopf
verwendet wird. Auf diese Weise kann ein Verbundfaden erhalten werden,
der aus einem oder mehreren Glasfäden gebildet ist, die von organischen
Filamenten umgeben sind, und welcher unabhängig von der Gestaltung des
Spinnkopfes ist, der zum Extrudieren der organischen Filamente verwendet
wird.
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In
jenem Dokument wird das Ziehen der organischen Filamente zu einer
oder mehreren Bahnen vorgeschlagen, die teilweise oder insgesamt
einen kegelförmigen
oder pyramidenförmigen
Bereich begrenzen, der einen offenen Sektor umfasst, durch welchen
der Glasfaden eingeführt
wird. Der erhaltene Verbundfaden hat jedoch dieselben Nachteile
(inhomogene Verteilung der Filamente und Welligkeit) wie der weiter
oben beschriebene Faden.
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Im
Dokument EP-A-0 599 695 ist die Herstellung eines Glas/Thermoplast-Verbundfadens beschrieben,
welche darin besteht, ein Bündel
oder eine Bahn aus von einer Spinndüse kommenden endlosen Glasfilamenten
und eine Bahn aus von einem Spinnkopf kommenden endlosen thermoplastischen
Filamenten mit einer Geschwindigkeit während ihres Eindringens in
das Bündel
oder die Bahn aus Glasfilamenten, die höher als die Ziehgeschwindigkeit
der Glasfilamente ist, zu vermengen. Bei diesem Verfahren werden
die thermoplastischen Filamente, um die Schrumpfung zu kompensieren, überdehnt,
sodass der Verbundfaden während
seiner Herstellung keine Welligkeit aufweist und im Laufe der Zeit
stabil bleibt.
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In
EP-A-0 616 055 wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines
Glas/Thermoplast-Verbundfadens vorgeschlagen, das darin besteht,
eine Bahn aus thermoplastischen Filamenten mit einem Bündel oder
einer Bahn aus Glasfilamenten zu vermengen, wobei die thermoplastischen
Filamente vor dem Konvergenzpunkt auf eine Temperatur von oberhalb
ihrer Umwandlungstemperatur erwärmt,
gezogen und anschließend
abgekühlt
werden.
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Insbesondere
ist es erwünscht,
um die Herstellungskosten zu senken, die Produktionskapazität der industriellen
Spinndüsen
zu erhöhen,
indem die Anzahl der Löcher
vergrößert wird,
um 800 und sogar 1600 oder 2400 Öffnungen
zu erreichen.
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Mit
den zuvor beschriebenen Verfahren lässt sich schwierig unter den
genannten Bedingungen ein Verbundfaden herstellen, dessen Verteilung
der zwei Filamenttypen homogen ist. Wenn die Anzahl der Öffnungen
der Spinndüse
groß wird,
ist festzustellen, dass das Schleudern der Bahn aus thermoplastischen
Filamenten in das Bündel
oder die Bahn aus Glasfilamenten nicht mehr regelmäßig verläuft und die
thermoplastischen Filamente die Tendenz haben, sich vorzugsweise
in der Mitte des Bündels
oder der Bahn aus Glasfilamenten zu verteilen. Weiterhin ist, wenn
die Länge
der Spinndüse
zunimmt, die Entfernung, die von den Glasfilamenten zurückgelegt
wird, die sich in der Mitte und an den Rändern der Spinndüse befinden,
nicht mehr gleich, woraus eine Differenz des Durchmessers der so
erzeugten Filamente resultiert.
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Das
Problem, das sich für
die Qualität
des Vermengens der thermoplastischen mit den Glasfilamenten in einem
Verbundfaden stellt, für
welchen eine große
Spinndüse
(Anzahl der Öffnungen
von über
800) verwendet wird, wird gelöst
von einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundfadens nach Patentanspruch
1, der durch Vermengen von aus einer Spinndüse kommenden endlosen Glasfilamenten und
aus einem Spinnkopf kommenden endlosen Filamenten aus thermoplastischem
organischem Material gebildet wird, wobei die Glasfilamente zu mehreren Bahnen
und die thermoplastischen Filamente zu mehreren Bahnen aufgetrennt
und die thermoplastischen Filamente in die Glasfilamente mit einem
Verhältnis
von mindestens einer Bahn aus thermoplastischen Filamenten in jeweils
eine Bahn aus Glasfilamenten geschleudert werden, um sie zu vermengen, und
anschließend
die miteinander vermengten Filamente zu mindestens einem Verbundfaden
vereinigt werden.
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Die
so realisierte Aufteilung erlaubt es, eine ausgezeichnete Vermengung
der thermoplastischen und der Glasfilamente zu erhalten, die sich
in einer homogenen und einheitlichen Verteilung der Filamente ausdrückt, wie
es das Mischungsverhältnis und
der Querschnitt durch einen Verbundfaden zeigen, die weiter unten
mitgeteilt werden. Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die jeweilige Glasfilamentbahn durch Schleudern mit einer einzigen
Bahn aus thermoplastischen Filamenten verbunden.
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Erfindungsgemäß ist es
möglich,
einen einzigen Glas/Thermoplast-Verbundfaden mit hohem Titer (längenbezogene
Masse von etwa 3000 g/km) oder auch mehrere Fäden mit kleinerem Titer zu
bilden, die auf einer oder mehreren Hülsen aufgespult werden können, die
von derselben Spindel einer Spulmaschine getragen werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass es möglich
ist, den Verbundfaden direkt aus den die Filamente bildenden geschmolzenen
Materialien zu erhalten, ohne Zwischenstufen zu durchlaufen, dabei
eine Vervielfachung der Spinnköpfe
zu vermeiden und somit den Platzbedarf in der Nähe der Spinndüse nicht
zu vergrößern.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin
eine Vorrichtung nach Patentanspruch 10 vorgeschlagen, welche die
Durchführung
dieses Verfahrens erlaubt.
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Erfindungsgemäß umfasst,
um die Herstellung eines Verbundfadens zu erlauben, der aus miteinander
vermengten endlosen Glasfilamenten und endlosen thermoplastischen
Filamenten gebildet ist, diese Vorrichtung einerseits eine Einrichtung,
die mindestens eine Spinndüse
umfasst, der Glasschmelze zugeführt
wird und deren Unterseite eine Vielzahl von Öffnungen, im Allgemeinen mindestens 800 Öffnungen,
enthält
und welche mit einer Beschichtungseinrichtung und mit Mitteln verbunden
ist, die es erlauben, die Glasfilamente zu mehreren Bündeln oder
Bahnen aufzutrennen, und andererseits eine Einrichtung, die mindestens
einen Spinnkopf umfasst, dem unter Druck stehendes geschmolzenes thermoplastisches
organisches Material zugeführt wird
und welcher mit Mitteln verbunden ist, welche die Auftrennung der
thermoplastischen Filamente zu mehreren Bahnen erlauben und welcher
mit einer Zieheinrichtung und mit Mitteln zum Aufschleudern dieser
Filamente verbunden ist, um diese mit den Glasfilamenten zu vermengen,
und schließlich
Mittel, die den beiden Einrichtungen gemeinsam sind und das Verbinden
und Aufwickeln mindestens eines Verbundfadens erlauben. Die erfindungsgemäß verwendbare
Zieheinrichtung kann beispielsweise von dem Trommel-Typ sein, der
in WO-A-98/01751 oder in EP-A-0 599 695 beschrieben ist und welcher
außerdem
ein wie in EP-A-0 616 055 vorgeschlagenes Beheizungsmittel enthalten
kann.
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Vorzugsweise
werden die Glasfilamente in so viele Bahnen wie Bahnen aus thermoplastischen Filamenten
aufgetrennt, wobei jede Bahn aus thermoplastischen Filamenten im
Folgenden in eine einzige Bahn aus Glasfilamenten geschleudert wird.
Besonders vorteilhaft sind einerseits die Bahnen aus thermoplastischen
Filamenten einander gleich und andererseits die Bündel oder
Bahnen aus Glasfilamenten einander gleich.
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Entsprechend
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden die Mittel zum Auftrennen der Glasfilamente derart angeordnet, dass
jede Bahn von der Beschichtungswalze begrenzt wird, und haben diese
Mittel die Form eines gleichschenkligen Dreiecks, in welches thermoplastische
Filamente geschleudert werden. Auf diese Weise ist die von den äußeren Filamenten
zurückgelegte Entfernung
gleich, was es erlaubt, die Schwankung des Durchmessers der Glasfilamente
zu verringern.
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Das
Mittel, das es erlaubt, die Glasfilamente zu mehreren Bahnen aufzutrennen,
kann aus Spannkämmen
oder aus mit einer Aussparung versehenen Rollen, die feststehend
oder beweglich sind, bestehen, wobei dieses Mittel außerdem die
Aufgabe hat, die Spannungen an der Aufspuleinrichtung aufzunehmen.
Diese Anordnung ist doppelt vorteilhaft: Sie erlaubt die Auftrennung
der Filamente zu Bahnen und auch die Vereinigung der thermoplastischen
und der Glasfilamente, um den/die Verbundfaden/Verbundfäden zu bilden.
So kann leicht die für
jede Bahn gewünschte
Geometrie erhalten werden, indem einerseits der Abstand zwischen
den Auftrennungsmitteln und der Beschichtungswalze und andererseits der
Abstand zwischen gleichartigen Mitteln eingestellt wird.
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Entsprechend
einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform laufen die Bahnen
aus thermoplastischen Filamenten über eine gemeinsame Zieheinrichtung
und wird jede Bahn mit den Glasfilamenten mittels einer unabhängigen Schleudereinrichtung
vereinigt. Dabei erlaubt die Ausrichtung der Schleudereinrichtung
das Schleudern der thermoplastischen Fäden in die Bahn aus Glasfilamenten
am besten einzustellen, was zu einer ausgezeichneten Vermengung
der Filamente führt.
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Dabei
kann das Mittel, welches das Aufschleudern der thermoplastischen
Filamente erlaubt, insbesondere aus einem Venturi-System bestehen. Diese
Einrichtung hat den Vorteil, eine Vermengung der Glasfilamente mit
den thermoplastischen Filamenten, die mit derselben Geschwindigkeit
ankommen, zu erzeugen. So können
miteinander vermengte Filamente gebildet werden, die linear sind.
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In
einer Abwandlung ist es möglich,
Verbundfäden
zu erhalten, deren Glasfilamente linear sind, und deren thermoplastische
Filamente gewellt sind. Dieser Fadentyp, der mehr oder weniger voluminös ist, ist
für bestimmte
textile Verwendungen erwünscht.
Dazu genügt
es, den thermoplastischen Filamenten eine Geschwindigkeit zu verleihen,
die höher
als diejenige der Glasfilamente ist. Dabei wird die höhere Geschwindigkeit
der thermoplastischen Filamente an der Zieheinrichtung durch die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommelrollen festgelegt.
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Die
zuvor beschriebenen Einrichtungen erlauben es, Spinndüsen zu verwenden,
die eine große Anzahl
von Öffnungen
enthalten, um kontinuierlich, direkt und mit gesenkten Kosten einen
Verbundfaden aus Glasfilamenten und thermoplastischen Filamenten,
die im Faden homogen verteilt sind, zu erzeugen.
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Solche
Einrichtungen haben auch den Vorteil, dass Spulen aus Verbundfäden mit
hohem Titer (etwa 3000 tex bzw. g/km) oder auch gleichzeitig mehrere
Spulen aus Verbundfäden
mit erhöhter
Produktivität
kontinuierlich und direkt aus den die Filamente bildenden Materialien
hergestellt werden können.
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Weitere
vorteilhafte erfindungsgemäße Merkmale
und Einzelheiten werden anschließend anhand von Vorrichtungsbeispielen
näher erläutert, die von
folgenden Figuren veranschaulicht werden, wobei
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1 eine
schematische Ansicht der gesamten Vorrichtung entsprechend einer
ersten erfindungsgemäßem Ausführungsform,
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2 eine
schematische Ansicht der gesamten Vorrichtung entsprechend einer
zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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3A einen
durch ein binokulares Mikroskop betrachteten Querschnitt durch Verbundfäden, die
unter erfindungsgemäßen Bedingungen
erhalten wurden,
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3B eine
schematische Darstellung dieses Querschnitts,
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4A einen
durch ein binokulares Mikroskop betrachteten Querschnitt durch Verbundfäden, die
unter nicht erfindungsgemäßen Bedingungen
erhalten wurden, und
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4B eine
Darstellung dieses Querschnitts zeigt.
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Die
in 1 veranschaulichte Vorrichtung umfasst eine Spinndüse 1,
der Glasschmelze entweder von der Mündung eines Ofens, welche die Schmelze
direkt bis zu ihrer Oberseite bringt, oder von einem Trichter, der
kaltes Glas, beispielsweise in Form von Kugeln, die durch einfache
Schwerkraft herabfallen, enthält,
zugeführt
wird.
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Unabhängig von
der Art und Weise dieser Zuführung
besteht die Spinndüse 1 üblicherweise aus
einer Platin-Rhodium-Legierung und wird durch Joulesche Wärme derart
erhitzt, dass das Glas geschmolzen oder auf einer hohen Temperatur
gehalten wird. Aus der Spinndüse 1 fließt eine
Vielzahl von Glasstrahlen, die zur Form von zwei Filamentbündeln 2a, 2b von
einer nicht dargestellten Einrichtung gezogen werden, die es ebenfalls
erlaubt, die Spulen 5 und 6 zu bilden. Die Bündel 2a, 2b werden
mittels zweier mit einer Aussparung versehenen Rollen 3 und 4 getrennt
gehalten. Am Weg der Bündel 2a, 2b ist
eine beispielsweise aus Graphit bestehende Beschichtungswalze 7 angeordnet,
die auf den Glasfilamenten eine Schlichte aufbringt, die vorgesehen
ist, diese Filamente vor Reibung mit den Organen, mit welchen sie
in Berührung
kommen, zu schützen
oder diese wenigstens zu begrenzen. Die Schlichte kann wässrig oder
wasserfrei (d.h. sie enthält
weniger als 5 % Wasser) sein und enthält Verbindungen oder Derivate
dieser Verbindungen, die an der Bildung der thermoplastischen Filamente 8 beteiligt
sind, die mit den Glasfilamenten vereinigt werden, um die Verbundfäden 9 und 10 zu
bilden.
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In 1 ist
weiterhin schematisch ein Spinnkopf 11 gezeigt, aus welchem
die thermoplastischen Filamente 8 extrudiert werden. Dem
Spinnkopf 11 wird ein geschmolzenes thermoplastisches Material, beispielsweise
von einem nicht dargestellten Extruder, zugeführt, der mit Granulat versorgt
wird, das unter Druck durch viele unter dem Spinnkopf 11 angeordnete Öffnungen
fließt,
um durch Ziehen und Abkühlung
die Filamente 8 zu bilden. Dabei wird die Abkühlung der
Filamente durch Zwangskonvektion mittels einer Konditionierungseinrichtung 12 durchgeführt, die
eine an den Spinnkopf 11 angepasste Form hat und einen
quer zu den Filamenten verlaufenden laminaren Luftstrom erzeugt.
Dabei hat die Kühlluft einen
Durchfluss, eine Temperatur und einen Feuchtigkeitsgehalt, die konstant
gehalten werden. Die Filamente 8 laufen anschließend über eine
Rolle 13, die es einerseits erlaubt, sie zur Form einer
Bahn 14 zu sammeln, und andererseits, ihren Weg abzulenken.
Nach Durchlauf über
die Rolle 13 wird die Bahn 14 aus thermoplastischen
Filamenten zur Trommelzieheinrichtung 15 geleitet, die
hier aus sechs Trommeln 16, 17, 18, 19, 20 und 21 besteht.
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Dabei
haben die Trommeln 16, 17, 18, 19, 20 und 21 derart
unterschiedliche Geschwindigkeiten, dass sie in Durchlaufrichtung
der Bahn 14 eine Beschleunigung bewirken. Im vorliegenden
Fall arbeiten diese Trommeln paarweise. Mit den Trommeln 16, 17,
die das erste Paar bilden, ist eine nicht dargestellte Beheizungseinrichtung
verbunden, die beispielsweise ein elektrisches System sein kann,
das es durch Kontakt erlaubt, die Temperatur der thermoplastischen
Fäden homogen
und schnell zu erhöhen. Dabei
ist die Temperaturerhöhung
vom Charakter des verwendeten Thermoplasts abhängig. Die Trommeln 16, 17 werden
mit derselben Geschwindigkeit angetrieben, die es erlaubt, die thermoplastischen
Filamente 8 ab dem Spinnkopf 11 zu ziehen.
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Das
zweite Paar aus Trommeln 18, 19 wird mit einer
Geschwindigkeit angetrieben, die höher als diejenige des ersten
Paares ist. Dabei erfährt
die Bahn 14 aus thermoplastischen Filamenten, die mittels
Durchlauf über
das erste Paar aus Trommeln 16, 17 erwärmt worden
sind, eine Beschleunigung aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz
der zwei Trommelpaare, die sich in einer Dehnung der Filamente der
Bahn 14 und einer Modifizierung ihrer Struktur ausdrückt.
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Das
letzte Trommelpaar 20, 21 wird mit einer Geschwindigkeit
angetrieben, die gleich oder höher als
diejenige des vorhergehenden Paares ist, und umfasst eine nicht
dargestellte Kühleinrichtung,
beispielsweise vom Typ "water-jacket", die es erlaubt, die
Struktur der Filamente der Bahn 14 erstarren zu lassen.
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Dabei
müssen
Erwärmung
und Abkühlung der
Bahn 14 aus thermoplastischen Filamenten schnell und gleichmäßig erfolgen.
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Die
Zieheinrichtung 15 kann eine höhere Trommelanzahl unter der
Bedingung umfassen, dass die drei zuvor genannten Bereiche eingehalten
werden: Erwärmung,
Ziehen und Abkühlung.
Weiterhin kann jeder dieser Bereiche nur aus einer einzigen Trommel
bestehen. Die Zieheinrichtung kann auch aus einer Abfolge von Gruppen
bestehen, die aus den drei zuvor beschriebenen Bereichen aufgebaut sind.
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Um
zu der Erwärmungs-
oder Abkühlungsstufe
beizutragen, ist es weiterhin möglich,
feststehende Beheizungs- oder Abkühlungseinrichtungen zwischen
den Rollen der Zieheinrichtung 15, über welche die Bahn 14 aus
thermoplastischen Filamenten gleitet, einzubauen.
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Die
Bahn 14 aus thermoplastischen Filamenten läuft danach über eine
Ablenkrolle 22, nach welcher sie in zwei Bahnen 14a, 14b aufgeteilt
ist, die anschließend
durch zwei voneinander unabhängigen Venturi-Systeme 23, 24 laufen.
Die Systeme 23, 24 erlauben es einerseits, die
thermoplastischen Filamente vereinzelt zu halten, und andererseits,
sie in die von den Bündeln 2a, 2b kommenden
Glasfilamente zu schleudern. Dabei verleihen die Einrichtungen 23, 24 den
Bahnen 14a, 14b durch die Druckluftzufuhr keine
zusätzliche
Geschwindigkeit, was die Gefahr einer Störung der Glasfilamente begrenzt.
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Die
Verbindung der Bahnen 14a, 14b aus thermoplastischen
Filamenten mit den aus den Bündeln 2a, 2b kommenden
Glasfilamenten findet auf der Erzeugenden der Beschichtungswalze 7 statt.
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Die
Bahnen 25a, 25b aus miteinander vermengten thermoplastischen
und Glasfilamenten laufen anschließend über Rollen 3, 4,
die es erlauben, die thermoplastischen und die Glasfilamente zu
zwei Verbundfäden 9, 10 zu
verbinden, die sofort zur Form von zwei Spulen 5, 6 durch
eine nicht dargestellte Zieheinrichtung aufgewickelt werden, die
mit einer vorgegebenen linearen Geschwindigkeit arbeitet, die konstant
gehalten wird, um die gewünschte
längenbezogene
Masse zu gewährleisten.
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Diese
lineare Geschwindigkeit, die das Ziehen der Glasfilamente erlaubt,
ist hier gleich derjenigen, welche die Trommeln 20, 21 der
Bahn 14 aus thermoplastischen Filamenten verleihen. Auf
diese Weise haben die thermoplastischen Filamente während des
Vermengens dieselbe Geschwindigkeit und weist der Verbundfaden bei
seiner Bildung keine Welligkeit auf.
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In 2 ist
die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
veranschaulicht, wobei die Elemente, die mit denjenigen von 1 übereinstimmen,
dieselben Bezugszahlen tragen.
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Aus
einer Spinndüse 1 kommende
Glasstrahlen werden zu zwei Bündeln 2a, 2b aus
Glasfilamenten von einer nicht dargestellten Einrichtung gezogen,
die es ebenfalls erlaubt, die Spule 5 zu bilden.
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Die
Bündel 2a, 2b laufen über eine
Beschichtungswalze 7 und danach über zwei Rollen 3, 4 für das Auftrennen
der Bündel
und die Verbindung der Filamente, um zwei Verbundfäden 9, 10 zu
bilden, die anschließend
von einer Vereinigungseinrichtung 26 vereinigt werden,
um den Verbundfaden 27 zu bilden, der zur Form der Spule 5 aufgewickelt
wird.
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Gleichzeitig
werden thermoplastische Filamente zur Form von zwei Bündeln 8a, 8b mittels
des Spinnkopfes 11 extrudiert, der zwei Reihen Öffnungen
enthält
und mit geschmolzenem thermoplastischem Material gefüllt ist.
Die Bündel 8a, 8b werden von
der Konditionierungseinrichtung 12 abgekühlt und
danach auf der Rolle 13 zu zwei Bahnen 14a, 14b vereinigt,
die zu einer zweiten Ablenkrolle 28 und anschließend über eine
Zieheinrichtung 29, die hier von einem Trommelpaar 30, 31 gebildet
wird, geschickt werden.
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Die
Trommeln 30, 31 haben dieselbe Umdrehungsgeschwindigkeit,
können
aber auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Im vorliegenden
Fall ist die Geschwindigkeit der Trommel 31 höher als
die Geschwindigkeit der Einrichtung, die dazu dient, die Glasfilamente
zu ziehen und die Spule 5 zu bilden, was die Erholung der
thermoplastischen Filamente erlaubt.
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Die
Zieheinrichtung 29 kann aus einer Abfolge von beheizten
oder gekühlten
Trommelpaaren bestehen, zwischen welchen Heiz- oder Kühleinrichtungen
angeordnet werden können.
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Die
Bahnen 14a und 14b aus erholten thermoplastischen
Filamenten laufen über
zwei ausrichtbare Rollen 32, 33 und anschließend durch
Venturi-Systeme 23, 24, bevor sie einzeln in die
Bahnen 34a, 34b aus Glasfilamenten geschleudert
werden.
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Die
Verbindung der Bahnen 14a, 14b aus thermoplastischen
Filamenten mit den Bahnen 34a, 34b aus Glasfilamenten
findet zwischen der Beschichtungswalze 7 und den Rollen 3, 4 statt.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da sie es erlaubt, die
Geometrie der Bahnen 34a, 34b aus Glasfilamenten
gut anzupassen und eine gleichmäßige Verteilung
der zwei Filamenttypen sicherzustellen. Ablenkeinrichtungen 35, 36,
die mit Aussparungen versehen sind, stellen den Halt, insbesondere
an den Rändern,
der Filamente sicher und erlauben es, die Störung abzuschwächen, welche
die Bahnen 34a, 34b aus Glasfilamenten zum Zeitpunkt
des Aufschleuderns der Bahnen 14a, 14b aus thermoplastischen
Filamenten erleiden.
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Die
Bahnen 25a, 25b aus miteinander vermengten thermoplastischen
und Glasfilamenten laufen anschließend über das Rollenpaar 3, 4,
das es erlaubt, die Filamente miteinander zu verbinden und zwei
Verbundfäden 9, 10 zu
bilden. Diese Fäden
werden anschließend
zu einem Verbundfaden 27 vereinigt, der sofort zur Form
der Spule 5 von der nicht dargestellten Einrichtung aufgewickelt
wird, die das Ziehen der Glasfilamente mit der gewünschten
Geschwindigkeit erlaubt.
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Wie
weiter oben erwähnt,
ist die Ziehgeschwindigkeit der Glasfilamente hier kleiner als die Geschwindigkeit
der Trommel 30, was die Erholung der thermoplastischen
Filamente vor ihrem Durchlauf über
die Rollen 32, 33 erlaubt. Auf diese Weise verursacht
das anschließende
Schrumpfen der thermoplastischen Filamente keine Welligkeit der
Glasfilamente und ein Schrumpfungsdruck des Fadens auf die Spule 5 wird
vermieden.
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Entsprechend
einer der beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist es auch möglich, einen
Verbundfaden mit hohem Füllvermögen herzustellen,
d.h. einen Faden, der lineare Glasfilamente und gewellte thermoplastische
Filamente umfasst.
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Dieser
Verbundfadentyp erweist sich in bestimmten textilen Verwendungen
als vorteilhaft, die eine relativ große Dicke der Textilie erfordern.
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Zur
Herstellung eines solchen Verbundfadens ist es bevorzugt, die in
den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zu
modifizieren, indem die Geschwindigkeit erhöht wird, die der Bahn aus thermoplastischen
Filamenten von der Zieheinrichtung 15, 29, genauer
von den Trommeln 18, 19, 31, verliehen
wird. Indem die Geschwindigkeit des Aufschleuderns der thermoplastischen
Filamente in die Glasfilamente modifiziert wird, ist es möglich, die
Größe der Welligkeit
der thermoplastischen Filamente einzustellen und somit einen "voluminöseren" oder "texturierten" Verbundfaden, d.h.
einen solchen mit mehr oder weniger großem Volumen, herzustellen.
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In
den 1 und 2 werden die Bahnen 14a, 14b aus
thermoplastischen Filamenten in die Glasfilamente auf der Erzeugenden
der Beschichtungswalze 7 bzw. nach deren Durchlauf über diese Walze
geschleudert. Dabei ist es jedoch möglich, die thermoplastischen
Filamente in die Bündel 2a, 2b, die
von den Glasfilamenten gebildet werden, d.h. vor deren Durchlauf über die
Beschichtungswalze 7, zu schleudern. Diese Art und Weise
der Vermengung ist jedoch schwieriger durchzuführen, da die thermoplastischen
Filamente in die Glasfilamente geschleudert werden, während diese
noch nicht mit der Schlichte versehen sind. Es ist daher notwendig,
die Bedingungen des Schleudervorgangs genau zu kontrollieren, um
zu vermeiden, dass die Glasfilamente in diesem besonders fragilen
Stadium zerbrechen.
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Die
durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen
Spulen bestehen aus einem Verbundfaden, der ein ausgezeichnetes
Mischungsverhältnis besitzt.
Dabei ist erfindungsgemäß unter
einem "ausgezeichneten
Mischungsverhältnis" ein solches zu verstehen,
dessen Mittelwert kleiner als 12 ist. Der Mittelwert des Mischungsverhältnisses
wird auf folgende Art und Weise gemessen:
- – über eine
gegebene Länge
wird eine bestimmte Anzahl von Querschnitten durch den Verbundfaden
hergestellt,
- – der
jeweilige Querschnitt wird mit einem Raster versehen,
- – in
dem so definierten jeweiligen Raster wird durch ein mikrographisches
Verfahren vom Typ Bildanalyse die Flächenverteilung zwischen den Glasfilamenten
und den thermoplastischen Filamenten gemessen,
- – für den jeweiligen
Querschnitt wird die Standardabweichung der Flächenverteilungen aller Quadrate
berechnet, was das Mischungsverhältnis
des jeweiligen Querschnitts ergibt, und
- – es
wird der Mittelwert des Mischungsverhältnisses für alle Querschnitte berechnet;
in aller Regel bestehen die erfindungsgemäß erhaltenen Spulen aus einem
Verbundfaden, dessen Glasfilamente nicht wellig sind, während die
thermoplastischen Filamente eine Welligkeit aufweisen können; auf
diese Weise kann die Entnahme des Fadens erleichtert werden, entweder
indem er abgewickelt oder durch den Innenraum ausgewickelt wird,
nachdem die Hülse
herausgezogen worden ist, die als Träger für die Spule/en dient, was keine Probleme
bereitet.
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3A zeigt
einen durch ein binokulares Mikroskop betrachteten Querschnitt durch
einen erfindungsgemäßen Verbundfaden,
der aus 800 Glasfilamenten mit einem Durchmesser von 18,5 μm und 800
Polypropylenfilamenten (Titer des Mischfadens: 932 tex, 60 Gewichts-%
Glas und 40 Gewichts-% Polypropylen) besteht und gemäß der Ausführungsform von 2 erhalten
wurde. Der Verbundfaden besitzt ein Mischungsverhältnis von
9,86. In 3B, die eine schematische Darstellung
des Querschnitts von 3A zeigt, haben die Glasfilamente 37 (schwarz) und
die Polypropylenfilamente 38 (weiß) im Wesentlichen dieselbe
Größe und sind
gleichmäßig im Faden
verteilt.
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4A zeigt
einen Querschnitt durch einen nicht erfindungsgemäßen Verbundfaden,
der durch Aufschleudern einer einzigen Bahn aus 800 Polypropylenfilamenten
in eine einzige Bahn aus 800 Glasfilamenten erhalten wurde. Dieser
Faden besitzt ein Mischungsverhältnis
von 15. In 4B, die der schematischen Darstellung
des Querschnitts 4A entspricht, sind die Glasfilamente 37' und die Polypropylenfilamente 38' weniger gut
miteinander vermischt. Insbesondere ist das Vorhandensein von großen Haufen
aus Glasfilamenten 37' und
Polypropylenfilamenten 38' festzustellen,
wobei letztere vorzugsweise am Umfang des Fadens verteilt sind.
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Es
ist möglich,
an den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen Modifizierungen vorzunehmen.
Vor allem ist es möglich,
eine Schlichte zu verwenden, die aus mehreren, gegebenenfalls wässrigen
Lösungen
besteht und Verbindungen enthält,
die innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, wenn sie miteinander
in Berührung
kommen, copolymerisieren können.
In diesem Fall umfasst die Beschichtungseinrichtung voneinander
getrennte Walzen, die jeweils auf den Glasfilamenten eine der Schlichtelösungen auftragen.
Dabei ist es auch möglich,
eine Trocknungseinrichtung vorzusehen, die es erlaubt, das Wasser
von den Glasfilamenten zu entfernen oder wenigstens dessen Gehalt
vor dem Aufwickeln beträchtlich
zu verringern.
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Bei
der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann ein beliebiger bekannter Glastyp verwendet werden, beispielsweise
AR-, R-, S- oder E-Glas, wobei letzteres bevorzugt ist.
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Auf
dieselbe Weise ist es möglich,
ein beliebiges thermoplastisches organisches Material zu verwenden,
wobei die bevorzugten Materialien Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat, Polyamid 6, Polyamid 6,6 und Polyamid 12
sind.
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Weiterhin
ist es möglich,
mit der Erfindung die Herstellung von komplexen Verbundfäden zu verknüpfen, d.h.
von Verbundfäden,
die verschiedene thermoplastische organische Materialien umfassen. Dazu
ist es möglich,
Filamente mit unter schiedlichem Charakter zu bilden, beispielsweise
aus einem oder mehreren Spinnköpfen,
und sie in vereinzelter Form oder nachdem sie miteinander vereinigt
worden sind, auf die Glasfilamente zu schleudern.