HU222258B1

HU222258B1 - Szénszálas cséve, eljárás előállítására, és szénszállal töltött elem

Info

Publication number: HU222258B1
Application number: HU9903827A
Authority: HU
Inventors: Makoto Endo; Seiji Mizukami; Haruki Morikawa; Eiichi Yamamoto
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2003-05-28
Also published as: US6276624B1; DE69720434D1; CA2244858A1; DE69720434T2; WO1998024721A1; EP0893386A4; CN1432526A; CN1214663A; DE69726202D1; EP1234795A1; EP1234795B1; HUP9903827A3; EP0893386B1; CN1162313C; JPH10167564A; KR19990082275A; EP0893386A1; CN1377820A; HUP9903827A2; TW368524B

Abstract

A találmány tárgya szénszálas cséve, amely kereszttekercselésű csévétképez, és amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszálvan feltekercselve, és a cséve külső átmérője (D mm), a cséve átmérője(d mm) és a tekercselési szélesség (L mm) kielégíti a következőfeltételeket: d ? 50 20 ? (D–d)/2 ? 400 0,05 ? (D–d)/2L ? 0,7. Atalálmány tárgya továbbá szénszállal töltött elem, valamint a cséveelőállítására irányuló eljárás. ŕ

Description

Műszaki terület

A találmány tárgya szénszálakkal készített, nagyméretű cséve és szénszállal töltött elem, amelyben a szénszál nagy finomságú. A találmány tárgya továbbá szénszálból készített cséve, amely pontosan a kívánt alakra van kiképezve, és nagy a tekercselési sűrűség annak érdekében, hogy ne legyen törékeny, továbbá eljárás az ilyen csévék előállítására.

Technika állása

A szénszálak alkalmazására irányuló igény évről évre növekszik, és ez az igény az elsődleges felhasználási területről, például légi járművekről és sportfelszerelésekről átterjedt az általános ipari alkalmazására, például az építőiparra, az általános építőmérnöki tevékenységre és energiaiparra.

Az általános ipari felhasználás során a nagy szerkezeti anyagok kialakításához nagy finomsággal kb. 100 000 denier finomságra van szükség, amelyet például fonással, száltekercseléssel, húzva extrudálással (pultrusion) dolgoznak fel. A fenti igény kielégítésére a jelen gyakorlatban több, közelítőleg 2000-20 000 denier finomságú fonalat kombinálva végzik el az alakítást.

Bizonyos körülmények között a nagy finomságú és nagy sűrűségűre tekercselt, nagyméretű csomagok készítésekor egy magasabb feldolgozóberendezésen levő szénszálszerelvények száma csökken, és a felvetőegység kisebb lesz, és ezáltal várhatóan kedvező eredmények érhetők el a szénszálak alkalmazása kapcsán.

A találmány révén elérendő első célunk, hogy a fent körülírt igény kielégítése érdekében nagy csomagot és nagyméretű töltött elemet hozzunk létre, amelyben a szénszálak különösen nagy finomságúak, és úgy vannak tekercselve, hogy a használat során fellépő problémák vagy kényelmetlenségek megelőzhetők.

Másrészről kombinálva történő alakítást tekintetbe véve, mivel a kombinálóegységek között távközök vannak, ezért a gyantával történő átitatás egyenetlenné válhat.

Mivel a szálakat függőleges irányban nehéz rétegezni, ezért a szálakat vízszintesen kombinálják, és ezáltal a szál vastagsága megegyezik a kombinálóegység vastagságával, vagyis 2000-20 000 denier között van, és emiatt nehéz a fonal vastagságának növelése. Különösen olyan esetekben, amikor nagy és vastag alakítóelemet állítanak elő, növelni kell a rétegek számát, valamint a tekercselések számát, amely az alakítási időre tekintettel is hátrányos következményekkel jár.

Más szavakkal kifejezve, ha olyan szénszálas csomagokat készítenek, amelyekben nagyszámú szál van, és nagy a vastagságuk, akkor egy magasabb feldolgozóberendezésre helyezett szénszálas szerelvények száma csökken, csökken az alakítási idő és a felvetőegység kisebb lesz, és ez mind előnyös eredménynek tekintendő.

Az általános szerves szálaktól eltérően azonban a szénszálak Yang-modulusa jelentősen nagyobb, és nem nyújthatók, és emiatt igen kicsi az a tartomány, amelyen belül tekercselés közben a feszítés változhat. Ha a tekercselési feszítés túl kicsi, akkor könnyen problémák léphetnek fel, és például törés képződik a tekercs mindkét oldalán, külső erő hatására deformáció lép fel, a fonalréteg kicsúszik a csévéből, míg ha a feszítés túl nagy, akkor tekercselés közben károsodhatnak a fonalak, és leromlanak a letekercselési tulajdonságok, és ezáltal műszakilag nehéz olyan tekercselési feltételeket beállítani, amelyek megfelelők a keresztcsévélés számára.

A JP 62-46468 számon közzétett szabadalmi bejelentés olyan szénszálas csomagot ismertet, amely nem hajlamos a törésre, és letekercselés közben nem bolyhosodik számottevő mértékben. Ezen megoldás esetében a csomag fajtája olyan, hogy a vége szögletes, és a szénszálakat olyan csévére viszik fel, amelynek csévélési arányszáma adott, és a szálak tekercselésszöge a csévélés kezdeténél és végénél 10-30° és 4-12° közötti tartományban vannak, és az átlagos fonalszélesség előtolási aránya a már feltekercselt fonalhoz képest 50-150% minden 1-9 keresztezésnél. Ez a csomag egy úgynevezett „nyitottan tekercselt” csomag, amelyben a fonalak átfedést mértékének csökkentése útján akadályozzák meg letekercselés közben a bolyhosodást és a fonalak törését. Ha egy adott méretű cséve esetében nyitott tekercselést alkalmaznak és a fonalak nagyszámú fonalat tartalmaznak, vagyis nagy a finomságuk, és a tekercselési vastagság nagy, akkor a fonalak átfedéséből származó térközök növekszenek, és ezáltal a tekercselési felület egyenetlensége is növekszik, és emiatt a kapott csomag puha lesz, mivel kicsi a tekercselési sűrűség, és emiatt a cséve mindkét oldala könnyen deformálódik, mivel a fonalak az oldalakon át kinyomódnak a tekercselési felületre ható és a tekercselés közben alkalmazott feszítésből származó nyomás (alátámasztási nyomás) hatására. Egy ilyen csomagban szállítás közben a tekercsek eltörhetnek, és mivel a deformációból származó kidomborulás mindkét oldalon túlnyúlik a cséve hosszán, emiatt a későbbi feldolgozóberendezésbe történő behelyezés során a fonalak megsérülhetnek.

A találmány révén elérendő második célunk, hogy a fent ismertetett problémákra tekintettel a leginkább alkalmas formával kiképzett csomagot hozzuk létre, amibe beleértendő a szénszálas és igen nagy finomságú fonalak olyan jellegű tekercselése, amelynek révén nagy tekercselési sűrűség érhető el, ugyanakkor nem törik könnyen, és amelynek elérésére a tekercs alakját alapvetően megváltoztatjuk.

A találmány feltárása

A találmány szerinti megoldás első megvalósítását egy olyan szénszálas csomag képezi, amely kereszttekercselésű csévét képez, amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van feltekercselve, és a cséve külső átmérője (D mm), a cséve átmérője (d mm) és a tekercselési szélesség (L mm) kielégíti a következő feltételeket:

d>50 < (D-d)/2 < 400

0,05 < (D-d)/2L < 0,7

A találmány szerinti megoldás második megvalósítását olyan szénszálas cséve képezi, amely orsó nélküli csévét képez, amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van feltekercselve, és a cséve külső átmérője (D mm), a cséve átmérője (di mm) és

HU 222 258 Bl a tekercselési szélesség (L mm) kielégíti a következő feltételeket:

di > 50 < (D—di)/2 < 400

0,05 < (D-di)/2L < 0,7

A találmány szerinti megoldás harmadik megvalósítását olyan szénszálas cséve képezi, amely szögletes végű csévét képez, amelyben egy orsóra 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van feltekercselve oly módon, hogy a finomságra vonatkoztatott fonalszélesség 0,15xl0~³ és 0,8xlO'³ mm/denier tartományban van, továbbá a tekercselés kezdetétől a tekercselés végéig a tekercselési szög rendre 10° és 30°, valamint 3° és 15° közötti tartományokban van, továbbá a W tekercselési arányban a W_o törtrész 0,12 és 0,88 közötti tartományban van.

A találmányban továbbá szénszállal töltött elemet dolgoztunk ki, amelybe legalább 25 000 denier finomságú szénszál van tárolóelembe töltve, amelyben az átlagos töltési sűrűség 0,03 és 1,2 g/cm³ tartományban van.

A találmány legjobb megvalósítási módja

A találmány szerinti megoldás első és második megvalósítását képező szénszálas csévék esetében a tekercselési sűrűség előnyösen 0,8-1,2 g/cm³ tartományban van. A tekercselési sűrűségen értjük a feltekercselt szénszál ömlesztett térfogatára eső feltekercselt üvegszál tömegét. Mivel a keresztcsévélésű csévének és az orsó nélküli csévének általánosságban véve fánkhoz hasonló henger alakú formája van, ezért keresztcsévélésű cséve esetében a feltekercselt szénszál ömlesztett térfogata a következő összefüggés szerint számítható ki:

nL(D2-d²)/4

Az orsó nélküli cséve térfogata a következő összefüggés szerint számítható ki:

K-L(D²-di²)/4

Előnyös továbbá, ha a feltekercselendő szénszálak lényegében nincsenek megsodorva. Ha a szénszálak sodrottak, akkor nagy tekercselési sűrűséggel történő feltekercselésük nehéz, továbbá az egyenetlen feszítés miatt az orsón lazulás léphet fel, aminek eredményeként áthurkolódás is kialakulhat, ami pedig lecsévélés során előnytelen. A jelen összefüggésben a „lényegében nincsenek megsodorva” kifejezés azt jelenti, hogy a sodrás mértéke méterenként egy csavarodás vagy kevesebb.

A szénszállal töltött elemek esetében a csévélendő szálak előnyösen ugyancsak lényegében nincsenek megsodorva.

A találmány szerinti megoldás esetében semmiféle korlátozást nem kell figyelembe venni a szénszálak tulajdonságai tekintetében. így például a húzófeszültség 2-7 kN/mm² tartományban, míg a húzási modulus 150-500 kN/mm² tartományban lehet.

A találmány szerinti szénszálas csévék esetében a szénszálak a fent ismertetett módon, keresztcsévélés útján vannak csévévé vagy orsó nélküli csévévé feltekercselve, mégpedig legalább 25 000 denier, előnyösen legalább 30 000 denier, még előnyösebben 40 000-100 000 denier finomságú, vastag üvegszálakból képzett szálnyalábokból. A vastag üvegszálakból képzett ilyen szálnyalábban a szálak száma legalább 27 000, előnyösen legalább 40 000, még előnyösebben 55 000 és 150 000 között van.

A keresztcsévélésű cséve esetében, amikor legalább 25 000 denier finomságú vastag üvegszálat tekercselünk csévévé, és a cséve külső átmérőjéhez (D mm) képest d 50 mm vagy ennél kevesebb az orsó átmérője (d mm), és a tekercselési szélesség (L mm) úgy van megválasztva, hogy a cséve legbelső rétegében az üvegszál görbülete növekszik, és ezáltal feszítés közbeni lecsévélés közben a szálak könnyen eltörnek, és a további feldolgozás során ez problémákat eredményezhet. A nagyszámú rostot tartalmazó vastag üvegszálak esetében a szál vastagságának növekedése következtében a fent leírt probléma könnyen előfordul. Ezenfelül a tekercselési szögnek a tekercselés közbeni növekedése miatt könnyen egyenetlenség alakulhat ki, ami ugyancsak előnytelen. Másrészről ha d értéke 200 mm vagy ennél nagyobb, akkor az orsó átmérőjén belüli tér is növekszik, és a szénszálak által elfoglalt tér térfogati aránya a keresztcsévélésű csévén belül leromlik.

Ha a tekercselési vastagság, vagyis (D-d)/2 értéke 20 mm, vagy ennél kisebb, akkor nagy cséve esetében jelentéktelenné válik, de ha ez a vastagság több, mint 400 mm, akkor a cséve túl naggyá válik, és emiatt tömege is túlzottan megnövekszik, ami nehézkessé teszi kezelését.

Ha ezenfelül a tekercselési vastagságnak a tekercselési szélességhez képesti aránya, vagyis a (D-d)/2L értéke 0,05 vagy ennél kevesebb, akkor csökken a felcsévélendő szénszál térfogata, és ha megkíséreljük előírni a felcsévélendő szénszál térfogatát, akkor túlzottan megnövekszik a tekercselési szélesség, amely előnytelenné teszi a gyakorlati alkalmazást.

Ha a (D-d)/2L arány 0,7 vagy ennél több, akkor a tekercselési szögek megnövekszenek a végeknél, ami könnyen töréshez vezet.

A fentiekből az következik, hogy a találmány szerinti keresztcsévélésű szénszálas csévék esetében a következő tartományokat kell betartani:

d > 50, előnyösen 200 > d > 50 < (D-d)/2 < 400, előnyösen 50 < (D-d)/2 < 400

0,05 < (D-d)/2L < 0,7

Orsó nélküli cséve esetében a legalább 25 000 denier finomságú szénszál tekercselése útján történő cséve kialakítása esetében a cséve külső átmérője (D mm) a cséve belső átmérője (di mm), vagyis a cséve kialakításához használt és a cséve elkészítése után kihúzott orsó átmérője, továbbá a tekercselési szélesség (L mm) közötti összefüggések úgy vannak meghatározva, hogy kielégítsék a következő összefüggéseket:

di > 50, előnyösen 200 > di > 50 < (D-di)/2 < 400, előnyösen 50 < (D-di)/2 < 400

0,05 < (D-di)/2L < 0,7

A találmány szerinti szénszállal töltött elem esetében továbbá legalább 25 000 denier finomságú szénszálat töltünk tartóelembe, például kartondobozba, amelynek átlagos térfogatsűrűsége 0,03-1,2 g/cm³, előnyösen 0,2-0,9 g/cm³ tartományban van. A térfogatsűrűséget úgy számítjuk ki, hogy a tárolóelembe töltött üvegszál tömegét elosztjuk az üvegszál által elfoglalt ömlesztett

HU 222 258 Β1 térfogattal. Ha például a szénszálat téglatest alakú kartondobozba helyezzük, akkor a térfogatsűrűséget úgy számítjuk ki, hogy a doboz belsejébe elhelyezett szénszál tömegét elosztjuk az ömlesztett térfogattal, amit a betöltött szénszál magassága alapján számítunk ki. A találmány szerinti töltött elem készítésére irányuló eljárás során elért térfogatsűrűség 0,03 és 1,2 g/cm³ tartományban van, és az eljárás során rögzített tekercsről oldalazó szerkezettel ellátott szerelvényre helyezett kartondobozba üvegszálakat eresztünk. Az oldalazó szerkezet úgy mozgatható, hogy furészfog alakú mozgásgörbét járjon be, vagy pedig a tartóelem alsó felülete mentén tudjon elmozdulni. Ha a térfogatsűrűség kisebb, mint 0,03 g/cm³, akkor a töltési hatásfok leromlik, ha pedig a térfogatsűrűség nagyobb, mint 1,2 g/cm³, akkor a fonalak túlzottan összenyomódnak, ami a tartóelemből történő kinyerés során letekercselési hibát okoz.

A fenti ismertetésnek megfelelően a töltött elemben ömlesztett tárolás is megvalósítható, és a további feldolgozáshoz történő felhasználására a vastag szénszálak igen kényelmes formában felkínálhatok.

A találmány szerinti szénszálas cséve harmadik kiviteli alakja esetében a tekercselt fonal a belső rétegben levő fonaltól minden 1-9 keresztezésnél az átlagos fonalszélesség 10-70%-ával csúszik el.

A szénszálas cséve harmadik kiviteli alakja értelmében a legalább 25 000 denier finomságú üvegszálat orsóra hordjuk fel oly módon, hogy a fonal finomságához képest a fonal szélessége 0,15 χ 10~³-0,8 χ 10~³ mm/denier tartományban van, annak érdekében, hogy szögletes végű csévetípust alkosson, amelyben a tekercselés kezdeténél és a tekercselés végénél a tekercselési szögek rendre 10-30° és 3-15° tartományban legyenek, és a W tekercselési arányban a W_o hányad 0,12-0,88 tartományban van. Ezen módszer értelmében az is előnyös, ha a felhordandó fonal minden 1-9 keresztezés esetében a már feltekercselt fonaltól az átlagos fonalszélesség 10-70%ával van elcsúsztatva.

A találmány értelmében a szénszálas fonalak finomságát egyetlen fonal (denier) χ szálak száma szorzat által megadott finomsága képviseli. Habár a fenti ismertetéssel összhangban bármilyen finomság elfogadható, ha az legalább eléri a 25 000 denier értéket - mivel egyetlen szál finomsága általában 0,2-0,9 denier között van, annak érdekében, hogy megerősítő szálként megfelelően viselkedjen - az elemi szálak száma legalább 28 000.

A feltekercselendő szénszál finomságának 25 000 denier értékig való vagy ennél nagyobb értékre történő beállítására irányuló eljárás egy olyan módszert foglal magában, amelyhez olyan kiindulószálat használunk, amelynek mint kiindulóanyagnak a denier-értéke magas, és az eljárás során több kiinduló és kevés számú elemi szálat tartalmazó kiindulószálat kombinálunk azon égetési eljárás során, amikor összeállítjuk a tekercset, továbbá olyan módszert foglal magában, amelynek során felvetőegységből nyerjük ki letekercselés útján a szénszálakat, és kombinálásuk közben tekercseljük fel, azonban az eljárás nem korlátozódik a fentiekre.

A fonal szélességének 0,15xl0~³ és 0,8χ10~³mm/denier értékek közötti szabályozására irányuló eljárás tekintetében ugyan nincsenek korlátok, azonban általában véve a fonalaknak hornyolt görgővel, rögzített vezetékkel vagy hasonlóval történő érintkeztetésének módszere, valamint az egyes fonalak elmozdulásának megakadályozásának érdekében írezőszer hozzáadásának módszere és hasonló módszerek kombinálhatok. A fonal szélességét továbbá 10 m távköznyire levő öt ponton mért érték átlaga jelenti. Tekintettel arra, hogy a találmány értelmében a felcsévélendő szénszálas fonalak denier-értéke nagy, ezért igen nehéz olyan fonalat kiválasztani, amelynek szélessége meghaladja a fenti tartományt.

A vastag szénszálas fonal felcsévélésére irányuló adott eljáráshoz tartozik például a felcsévélésre szolgáló csévetest felhelyezése egy csévélőgép csévélőorsójára, továbbá keresztirányú megvezetésre több szabadon elforduló görgő alkalmazása, amelyek külső átmérője 5-30 mm tartományban van, és amelyek párhuzamosan vannak elhelyezve, és a csévélőorsó tengelyével párhuzamos irányban mozognak, továbbá az eljárás során a vezetéken átvezetett szénszálas fonalat feltekercseljük. Ilyen esetben, és ha a tekercselés kezdetén a tekercselési szög kisebb, mint 10°, de különösen ha kisebb, mint 5° (a tekercselés végén a tekercselési szög kisebb, mint 3°, és különösen kisebb, mint 2°), könnyen törés alakul ki, ami a fonal károsodásához vezet. Még előnyösebb, ha a tekercselési szög a tekercselés kezdetén 12° és 17° közötti tartományban és a tekercselés végénél a tekercselési szög 4° és 7° közötti tartományban van.

Ha a felcsévélendő szénszálas fonalakat a fent ismertetett csévélőgéppel csévéljük fel, akkor a felcsévélendő fonalakat előnyösen egyenletesen osztjuk el a csévetesten. A fonalak csévetestre történő elhelyezésének egyenletességét a csévetest és a keresztirányú előtolás sebességének, vagyis a tekercselési aránynak az értéke határozza meg. Nevezetesen a tekercselési arány W értékét a következő kifejezés adja meg:

W=2L/(nD₀ tan0) ahol L jelenti a tekercselőgép szálvezetőjének a csévetesttel lényegében párhuzamos előtolási lökethosszát, vagyis a keresztcsévélés szélességét (mm), D_o jelenti a csévetest külső átmérőjét (mm) és Θ jelenti a tekercselés kezdetén a tekercselési szöget.

Ha a tekercselési arány egész szám, akkor egy keresztezés után a fonal helyzete egybevág az előző helyzettel, míg ha a tekercselési arány nem egész szám, akkor egy keresztezés után a fonal helyzete a fonal korábbi helyzetéhez képest az eltérés hatására eltolódik. Ha a tekercselési arány egész szám, akkor annak következtében, hogy a fonal folytatólagosan mindig ugyanabba a helyzetbe kerül, akkor a fonalak helyenként felhalmozódnak, aminek következményeként a cséve egyenetlenné válik, és kicsi lesz a tekercselési sűrűsége, ami a tekercs törését okozhatja.

A fonalnak a csévetestre történő egyenletes elhelyezése érdekében arra van szükség, hogy a W tekercselési arány valamely egész számtól decimális törtrésszel, például W_o törtrésszel eltérjen, amelynek 0,12 és 0,88 tartományban kell lennie. Ezen tartományon belül a fonalak helyzete minden egyes keresztezés után jelentősen megváltozik, és ezáltal nagy tekercselési sűrűségű csé4

HU 222 258 Bl vék alakíthatók ki. Ha a W_o törtrész kisebb, mint 0,12 vagy több, mint 0,88, akkor egyre jobban megközelít egy egész számot, és a fentieknek megfelelően a fonalak a csévetesten helyileg felhalmozódnak, aminek következményeként olyan törékeny csévék alakulnak ki, amelyeknek kicsi a tekercselési sűrűsége.

A csévetestre felcsévélt fonalak keresztezés közben azonban átfedik néhány keresztezés után ugyanazt a helyzetet, és ilyenkor a felső fonalnak az alsó fonalról (a belső rétegre már korábban feltekercselt fonalról) való lecsúszásának szélességét csúszási távolságnak nevezzük, és a szélességnek az alsó fonal szélességéhez képesti arányát csúszási aránynak nevezzük. A nagy denier értékű szénszálas és nagy vastagságú fonalakból készített találmány szerinti csévékben igen fontos a csúszási arány értéke, és ha a csúszási arány nagyobb, mint 70%, akkor azon részek aránya növekszik, amelyben a fonalak nem fedik egymást, és nyitott terek maradnak vissza a csévében. Az ennek eredményeként kapott cséve tekercselési sűrűsége kicsi, és ezáltal a feszítéssel szemben ható támasztónyomás miatt mindkét oldalon kitüremkedhet, és tekercselés közben mindkét oldal törhet, még abban az esetben is, ha cséve kialakítása sikeresen befejeződik, továbbá szállítás közben lecsévélődés is előfordulhat. Amennyiben a csúszási arány kisebb, mint 10%, akkor emiatt a felül és alul levő szálak közötti átfedési terület túlzottan megnövekszik, és ezáltal a felső és alsó fonalak bolyhái zavarhatják egymást, továbbá lecsévélés közben bolyhosodás és száltörés alakulhat ki az írezőanyag tapadása miatt. A csúszási arány előnyösebb tartománya 20 és 50% között van.

Amikor az ilyen nagy denier számú szénszálakat általánosságban használatos csévélőberendezés segítségével csévetestre tekercseljük, akkor a csúszási arányt az előre meghatározott tekercselési arány és a fonal szélessége határozza meg, amint azt fent említettük, és a meghatározást ugyanazzal a módszerrel hajtjuk végre, amint azt a JP 62-46468 számon közzétett szabadalmi bejelentés ismerteti.

A találmányt a továbbiakban jellegzetes példák kapcsán ismertetjük részletesebben.

1. példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat tekercseltünk 80 mm átmérőjű csévetestre 250 mm tekercselési szélességgel és megfelelő csévélőberendezés segítségével. A cséve D átmérője 400 mm értékű (D-d)/2 értéke 160 mm és (D-d)/2L értéke 0,64 értékű volt. Tekercselés közben problémák, például helyzetből elmozdulás nem lépett fel, és 30 kg tömegű tekercselt terméket állítottunk elő sikeresen. A szénszálas csévét száltekercselő felvetőegységére szereltük fel, és 4 kg 40 N feszítőerő mellett tekercseltük le. A letekercselés során problémák, például csavarodás, nem lépett fel.

7. összehasonlító példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat tekercseltünk 30 mm átmérőjű csévetestre 250 mm tekercselési szélességgel és megfelelő csévélőberendezés segítségével. Habár a csévélés során problémák merültek fel, és például 10% valószínűséggel keletkezett helyzetből elmozdulás, azonban 30 kg tömegű terméket állítottunk elő. A cséve D átmérője 500 mm értékű, (D-d)/2 értéke 235 mm és (D-d)/2L értéke 0,94 értékű volt. A szénszálas csévét száltekercselő felvetőegységére szereltük fel, és 4 kg 40 N feszítőerő mellett tekercseltük le. A fonalakon belül a fonal részlegesen meglazult, és az elkészített termék között igen sok hézagos volt.

2. példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat 3 m magasságból eresztettünk 400 mm χ 400 mm χ 400 mm méretű kartondobozba, amely vízszintes irányban keresztirányú mozgást végzett, és négyzetes mozgáspályát írt le, amelynek oldala 250 mm volt, és a kartondoboz középpontja az átlóinak metszéspontjában volt annak érdekében, hogy töltött elemet hozzunk létre. A kócot a függőlegeshez képesti elhajlás nélkül fogadta be. A töltött elemben a betöltött szénszál magassága 160 mm értékű, és a térfogatsűrűség 0,78 g/cm³ értékű volt. A kócot a kartondobozból kiemelve használtuk fel húzva extrudáláshoz (szállal extrudáláshoz), amit erre alkalmas berendezéssel (pultruder) hajtottunk végre. A letekercselés közben nem léptek fel problémák.

2. összehasonlító példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat 3 m magasságból eresztettünk 400 mm χ 400 mm x 400 mm méretű kartondobozba, amely vízszintes irányban keresztirányú mozgást végzett ugyanúgy, mint a 2. példa esetében. Leeresztés közben a kócot ismételten lenyomva állítottuk elő a töltött elemet. A töltött elemben a betöltött szénszál magassága 90 mm értékű volt, és a térfogatsűrűség 1,4 g/cm³ volt.

A kócot a kartondobozból kiemelve használtuk fel húzva extrudáláshoz (szállal extrudáláshoz), amit erre alkalmas berendezéssel (pultruder) hajtottunk végre. A kiemelkedő kóc bolyhosodott és kócolódott, és elcsavarodott a vezetőgörgő körül, és ezáltal a művelet nem sikerült.

3. példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat tekercseltünk 80 mm átmérőjű csévetestre 250 mm tekercselési szélességgel és megfelelő csévélőberendezés segítségével, majd a csévetestet kihúzva csévetest nélküli csévét hoztunk létre. A cséve D átmérője 400 mm értékű, (D/di)/2 értéke 160 és (D-di)/2L értéke 0,64 értékű volt. Tekercselés közben problémák, például helyzetből elmozdulás, nem lépett fel, és 30 kg tömegű tekercselt terméket állítottunk elő sikeresen. A szénszálas csévét húzva extrudálógép fel5

HU 222 258 Bl vetőegységére szereltük fel, és a cséve legbelső rétegénél fogva tekercseltük le. A letekercselés során problémák, például csavarodás, nem lépett fel.

3. összehasonlító példa

000 elemi rostot tartalmazó (amelyben egyetlen fonal finomsága 0,63 denier) 3,5 g/m felületi sűrűségű (MEDSUKE) szénszálat tekercseltünk 30 mm átmérőjű csévetestre 250 mm tekercselési szélességgel és megfelelő csévélőberendezés segítségével, majd a csévetestet ki- 10 húzva csévetest nélküli csévét állítottunk elő. Habár a csévélés során problémák merültek fel, és például 15% valószínűséggel keletkezett helyzetből elmozdulás, azonban 30 kg tömegű terméket állítottunk elő. A cséve D átmérője 500 mm értékű, (D—di)/2 értéke 235 mm és (D-d)/2L értéke 0,94 értékű volt. A szénszálas csévét húzva extrudáló berendezés felvetőegységére szereltük fel, és a legbelső rétegnél fogva tekercseltük le. A fonal részlegesen meglazult, és a gyantaimpregnálás hibás volt.

4. példa (1-7. kísérlet) összehasonlító példa (8-9. kísérlet)

500 denier finomságú szénszálas fonalat (elemi szálak száma: 50 000) papírcsőre csévéltünk, amely papírcső belső átmérője 82 mm, hosszúsága 280 mm volt. 25 A tekercselési szélesség 250 mm volt, és szögletes végű csévetípust készítettünk. Amint az 1. és 2. táblázatok mutatják, a tekercselési arány változtatásával az elcsúszást arány megváltozott, és a kapott csévék mérőszámait, a tekercselési sűrűséget és az oldalsó lecsévélés tulajdonságait vizsgáltuk. A 2. kísérlet során kapott 5 cséve kitűnő minőségűre adódott mind a tekercselési szám, mind a letekercselési jellemzők tekintetében.

A 4. kísérlet eredménye alapján nyilvánvaló, hogy amennyiben a találmány értelmében megadott követelményeket betartjuk (különösen a 2. kísérlet esetében a tekercselési arány törtrészét), még nagy finomságú szénszál esetében is olyan csévéket kapunk, amelynek kitűnő a tekercselési sűrűsége, tekercselési számai és letekercselési tulajdonságai.

5. példa (10. és 11. kísérletek)

7200 denier finomságú (elemi szálak száma: 12 000) szénszálas fonalat papírcsőre tekercseltünk, amelynek belső átmérője és hosszúsága ugyanakkora volt, mint az 1. példa esetében, és tekercseléskor a te20 kercselési szélességet 7 mm értéken tartva szögletes végű csévetípust hoztunk létre. Amint a 3. táblázat mutatja, a tekercselési arány változtatásának függvényében vizsgáltuk az ily módon nyert csévék tekercselési számait, tekercselési sűrűségét és oldalról történő letekercselési tulajdonságait. Az összes eredményül kapott cséve mind tekercselési számait, mind letekercselési tulajdonságait tekintve gyengébb minőségű volt.

1. táblázat

Kísérlet sorszáma	1.	2.	3.
Finomság (denier)	31 500	31 500	31 500
1 Fonalszélesség (mm)	12	12	12
Csúszási arány/csúszási távköz (%/mm)	4/0,5	24/2,9	96/11,6
1 Tekercselési szög kezdeti/végső	13,2/5,5	13,2/5,5	24,3/10
1 Tekercselési arány	8,2522	8,2788	4,3000
\| Keresztirányú szélesség (mm)	250	250	250
\| Csévetest külső átmérője (mm)	82	82	82
\| Cséve végátmérője (mm)	192	199	202
1 Tekercselési sűrűség	1,02	1,00	0,90
Tekercselési kép	kitűnő	kitűnő	jó
Lecsévélési tulajdonságok	jó	kitűnő	jó
Csévélt tömeg	6	6	6

2. táblázat

Kísérlet sorszáma	4.	5.	6.	7.	8.	9.
Finomság (denier)	31 500	31500	31 500	31 500	31 500	31 500
Fonalszélesség (mm)	25	6	12	12	12	12
Csúszási arány/csúszási távköz (%/mm)	12/2,9	48/2,9	37/4,4	39/4,7	31/3,7	30/3,6
Tekercselési szög kezdeti/végső	13,2/5,5	13,2/5,5	12,4/5,5	12,9/5,5	13,5/5	12,3/5
Tekercselési arány	8,2788	8,2788	8,1548	8,8167	8,1095	8,8959
Keresztirányú szélesség (mm)	250	250	250	250	250	250
Csévetest külső átmérője (mm)	82	82	82	82	82	82

HU 222 258 Bl

2. táblázat (folytatás)

Kísérlet sorszáma	4.	5.	6.	7.	8.	9.
Cséve végátmérője (mm)	192	202	202	202	213	213
Tekercselési sűrűség	1,02	0,90	0,90	0,90	0,80	0,80
Tekercselési kép	kitűnő	jó	jó	jó	nem jó	nem jó
Lecsévélési tulajdonságok	kitűnő	jó	jó	jó	nem jó	nem jó
Csévélt tömeg	6	6	6	6	6	6

3. táblázat

Kísérlet sorszáma	10.	11.
Finomság (denier)	7200	7200
Fonalszélesség (mm)	7	7
Csúszási arány/csúszási távköz (%/mm)	53/3,7	51/3,6
Tekercselési szög kezdeti/végső	13,5/5	12,3/5
Tekercselési arány	8,1045	8,8959
Keresztirányú szélesség (mm)	250	250
Csévetest külső átmérője (mm)	82	82
Cséve végátmérője (mm)	202	202
Tekercselési sűrűség	0,90	0,90
Tekercselési kép	jó	jó
Lecsévélési tulajdonságok	jó	jó
Csévélt tömeg	6	6

Ipari alkalmazhatóság

A találmány szerinti megoldás értelmében nagy finomságú szénszálas fonalból megfelelő nagyságú keresztcsévélésű csévéket vagy csévetest nélküli csévéket lehet létrehozni, amelyek használata során nem lépnek fel problémák, és a szénszálak olcsóbb és különösen kényelmes alakban biztosíthatók olyan felhasználásokhoz, amikor vastag szénszálakra van szükség.

A találmány szerinti szénszállal töltött elemekkel kapcsolatban továbbá megjegyzendő, hogy a találmány értelmében nagy finomságú szénszál tölthető oly módon egy tárolóelembe, hogy használata közben nem lépnek fel problémák, és hasonlóan az ismertetett csévékhez, a szénszálak olcsó és különösen kényelmes alakban bocsáthatók rendelkezésre olyan felhasználásokhoz, amelyekhez vastag szénszálakra van szükség.

A találmány értelmében továbbá igen nagy finomságú szénszálas fonal csévélhető kívánatos csévévé, amelynek nagy a tekercselési sűrűsége, kitűnő tekercselési száma van és kitűnőek a lecsévélési jellemzői, és nem törékeny.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Szénszálas cséve, amely kereszttekercselésű csévét képez, és amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van feltekercselve, azzal jellemezve, hogy a cséve külső átmérője (D mm), a cséve átmérője (d mm) és a tekercselési szélesség (L mm) kielégíti a következő feltételeket:

d>50

20 < (D-d)/2 < 400

0,05 < (D-d)/2L < 0,7.
2. Szénszálas cséve, amely csévetest nélküli csévét képez, amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van feltekercselve, azzal jellemezve, hogy a cséve külső átmérője (D mm), a cséve átmérője (di mm) és a tekercselési szélesség (L mm) kielégíti a következő feltételeket:

di>50

20 < (D-di)/2 < 400

0,05 < (D-di)/2L < 0,7.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szénszálas cséve, azzal jellemezve, hogy a tekercselési sűrűség 0,8 és 1,2 g/cm³ tartományba esik.
4. Szénszálas cséve, amely szögletes végű csévetípust képez, amelyben 25 000 denier vagy ennél nagyobb finomságú szénszál van csévetestre feltekercselve, azzal jellemezve, hogy a finomságra számított fonalszélesség 0,15 xl0~³ és 0,8 xl0~³ mm/denier tartományban van, továbbá a tekercselési szög a tekercselés elején és végén rendre 10° és 30°, valamint 3° és 15° közötti tartományokban van, továbbá a W tekercselési arány W_o törtrésze 0,12 és 0,88 közötti tartományban van.

HU 222 258 Bl
5. A 4. igénypont szerinti szénszálas cséve, azzaljellemezve, hogy minden 1-9 keresztezés után a feltekercselt fonal a belső rétegben levő feltekercselt fonalhoz képest az átlagos fonalszélesség 10-70%-ával van elcsúsztatva.
6. Eljárás szénszálas cséve készítésére, amelynek so- 5 rán legalább 25 000 denier finomságú szénszálas fonalat csévetestbe tekercselünk, azzal jellemezve, hogy a finomságra számított fonalszélesség 0,15 xl0~³ és 0,8 χ 10*³ mm/denier tartományban változik, és szögletes végű csévét készítünk, amelyben a tekercselési szög 10 a tekercselés elején és végén rendre 10° és 30°, valamint 3° és 15° közötti tartományokban van, továbbá a

W tekercselési arány W_o törtrésze 0,12 és 0,88 közötti tartományban van.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy minden 1-9 keresztezés után a feltekercselt fonal a belső rétegben levő feltekercselt fonalhoz képest az átlagos fonalszélesség 10-70%-ával van elcsúsztatva.
8. Szénszállal töltött elem, amely legalább 25 000 denier finomságú összefüggő szénszálat tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a tárolóelemben átlagosan 0,03-1,2 g/cm³térfogatsűrűséggel betöltött szénszálat tartalmaz.

Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: Törőcsik Zsuzsanna főosztályvezető-helyettes