DD288819A5

DD288819A5 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines aus verstaerkungsfasern und einem organischen thermoplast gebildeten faden oder bandes

Info

Publication number: DD288819A5
Application number: DD89333974A
Authority: DD
Inventors: Robert Fedorowsky; Giordano Roncato
Original assignee: ��@��`��k��
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-04-11
Also published as: BR8905507A; IE63800B1; ATE91949T1; CZ284227B6; JPH02160907A; KR900006569A; DE68907856T2; DE68907856D1; CA2001694C; EP0367661B1; PT92122A; TR26869A; NO174635C; IE893245L; DK532789A; DK532789D0; NO894117D0; EP0367661A1; CA2001694A1; NO174635B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die direkte Herstellung eines Verbundfadens oder -bandes aus endlosen Glasfasern und einem organischen Thermoplast. Die Erfindung besteht in einer ersten Phase darin, dasz aus einem Werkstoff in geschmolzenem Zustand, wie beispielsweise Glas, Verstaerkungsfasern gezogen werden und gleichzeitig ein organischer Thermoplast abgezogen oder extrudiert wird, wobei die Wege der Glasfasern und des organischen Werkstoffs zueinander konvergieren; in einer zweiten Phase darin, dasz dieser organische Werkstoff und diese Fasern zu mindestens einem mechanisch abgezogenen Verbundfaden oder -band verbunden werden. Der Verbundfaden oder das Verbundband werden direkt zur Herstellung verstaerkter Teile verwendet. Fig. 1 Fig. 1{Verbundfaden; Verbundband; Verstaerkungsfasern; Glasfasern; organischer Thermoplast; mehrphasiges Herstellungsverfahren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundfadens oder -bandes, das durch die Vereinigung einer Vielzahl endloser Fäden und eines organischen Thermoplasts gebildet wurde. Die Vereinigung von Verstärkungsfaserr. und eines organischen Werkstoffs zur Herstellung eines Verbund-Endprodukts kann auf vielerlei Art geschehen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Dieses Verbundprodukt muß insbesondere die für den vorgesehenen Anwendungsfall geforderten Eigenschaften haben. Seine Eigenschaften, insbesondere seine mechanischen Eigenschaften, sind von der Qualität der Verbindung abhängig, die zwischen dem organischen Werkstoff und den diesen verstärkenden Fasern besteht. Eins der zahlreichen Mittel, die zur Erreichung dieses Ergebnisses beitragen, ist die vorherige Beschichtung der Fasern mit einem organischen Werkstoff, der gleich oder zumindest kompatibel mit demjenigen ist, der die Masse des Endprodukts darstellt. Es gibt zahlreiche Beschichtungsarten der Verstärkungsfasern, die unabhängig vom Herstellungsverfahren dieser Fasern angewendet werden. Diese Beschichtungsverfahren, die einen zusätzlichen Arbeitsgang erforderlich machen, haben unter anderem den Nachteil, daß sie die Produktionskosten des Fadens erhöhen.

Zur Vermeidung der Nachteile der indirekten Verfahren empfehlen andere Verfahren die Beschichtung der Fasern unmittelbar während der Fertigung. Diese direkten Verfahren gehen von den traditionell für das Appretieren von Faseroberflächen angewendeten Mitteln aus. Die Vorrichtung zum Auftragen dieser Appretur wird in der Strecke angebracht, die die Fasern zwischen ihrem Entstehungsbereich und dem Bereich durchlaufen, in dem sie in dieser oder jener Form entnommen werden.

In US-PS-4537610 über endlose Glasfasern wird eine Anlage beschrieben, die In dieser Hinsicht beispielhaft ist. Eine mit Stromwärme erhitzte Düse wird mit geschmolzenem Glas gespeist, das durch eine Violzahl von Öffnungen, die an der Grundflächo der Düse angebracht sind, In Form von Fäden ausfließt. Aus diesen entsteht nach mechanischem Strecken nine Vielzahl von endlosen Fasern, die zu einem einzigen Faden vereinigt werden. Zwischen der Grundfläche der Düse und dem Vereinigungspunkt der Fasern ist eins Boschlchtungsvorrlchtung angeordnet. Diese Vorrichtung hat einen Behälter, in den ein organisches Thermoplastgemisch in geschmolzenem Zustand gelangt, und eine Rolle, die zum Teil In den organischen Werkstoff taucht und zum Teil mit den sich in Bewegung befindenden Fasern in Kontakt kommt. Die sich um ihre Achso drehende RoIIu nimmt an ihrer Oberfläche einen organischen Film mit sich, der von den vorboilaufenden Fasern abgenommen wird. Obwohl sie vorteilhaft ist, hat diese Verfahrensart doch noch eine bestimmte Anzahl von Einengungen. So kann es interessant sein, direkt einen Verbundfaden zu erzielon, der im Vergleich zur Masse des Fadens eine große Menge an organischem Werkstoff hat. Nach den bekannten direkten Verfahren ist der Gewichtsprozentsatz an organischem Werkstoff, der vom Faden aufgenommen wird, nun aber um so höher, je geringer die Streckgeschwindigkeit dos Fadens ist, und umgekehrt.

Ziel dor Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, in einer kontinuierlichen Folge von Arbeitsgängen die Herstellung von endlosen Fasern und ihre Vereinigung mit einem organischen Thermoplast zu gewährleisten, wobei bestimmte, in der herkömmlichen Technik vorhandene Einengungen vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem die Menge des organischen Werkstoffes, der mit den Verstärkungsfasern verbunden wird, unabhängig von den Herstellungsbedingungen dieser Fasern bestimmt werden kann, wobei es möglich sein muß, direkt einen Verbundfaden oder ein Verbundband zu erzielen, das zu einem Endprodukt verarbeitet werden kann und dessen Prozentsatz an organischem Thermoplast bzw. Verstärkungsfasern deutlich dem des Endprodukts entspricht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Verstärkungsfasern aus einem Werkstoff in geschmolzenem Zustand wie Glas gezogen und gleichzeitig mindestens ein organischer Thermoplast in Form von Fäden abgezogen oder in Form einer Hülle oder von endlosen Fasern oxtrudiert und gestreckt wird, und diese Verstärkungsfäden und dieser Werkstoff dann vereinigt und mechanisch abgezogen werden.

Der organische Thermoplast kann mit den Verstärkungsfasern in Form einer Hülle oder einer Vielzahl von endlosen Fasern oder Fäden, die in ein oder mehrere Bündel verteilt sind, vereinigt werden.

Der organische Werkstoff kann eine spezielle Form haben und für die Anwendung dos erfindungsgemäßen Verfahrens vorgefertigt werden. So kann der organische Werkstoff die Form von Aufwicklungen von endlosen Fäden haben.

Der organische Werkstoff kann auch direkt im Augenblick der Anwendung der Erfindung geformt werden. So kann der organische Werkstoff in geschmolzenem Zustand extrudiert und mechanisch beispielsweise in Form einer Hülle oder einer Vielzahl von endlosen Fasern verstreckt werden. In diesem Fall werden die Verstärkungsfasern mit dem extrudieren organischen Werkstoff in Kontakt gebracht, wenn die Oberfläche desselben noch klebefähig Ist. Dadurch können die Verstärkungsfasern und der organische Werkstoff sofort miteinander verbunden werden. Die Oberfläche desselben ist in diesem Zustand bei Temperaturen, die im allgemeinen über etwa 6O⁰C liegen.

Unter organischem Thermoplast ist ein Erzeugnis zu verstehen, das sowohl aus einer einzigen thermoplastischen organischen Verbindung wie aus einer Vereinigung von thermoplastischen Verbindungen gebildet wird.

So kann es sich um eine genau bestimmte Verbindung handeln, die z. B. zu dan Familien der Polyolefine, Polyamide oder Polyester gehört.

Wenn Wicklungen von endlosen Fäden verwendet werden, können diese Fäden aus Verbundfasern gebildet werden. Diese können zum Beispiel aus Nylon und Polyäthylen zusammengesetzt sein, deren Verteilung innerhalb dieser Fasern sehr veränderlich sein kann.

Unabhängig von seiner Form kommen der organische Werkstoff und die Verstärkungsfasern vor ihrer Vereinigung in Kontakt oder konvergieren direkt nach einer gemeinsamen Vereinigungszone, von der an sie zu einem einzigen Faden oder Band vereinigt werden, die durch eine geeignete Vorrichtung mechanisch abgezogen werden. Wenn die Verstärkungsfasern und der organische Werkstoff in Kontakt kommen, kann die Oberfläche des letzten vollständig erstarrt oder noch klebend sein.

Nach einer der Ausführungsarten der Erfindung kommen die vorher in Form von mindestens einem Fadon vereinigten und oder in Bündelform verbliebenen Verstärkungsfasern mit dem organischen Werkstoff vor ihrer Vereinigung l j einem einzigen Faden oder einem einzigen Band in Kontakt.

Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung konvergieren die vorher in Form von mindestens einem Faden vereinigten oder in Bündelform verbliebenen Verstärkungsfasern und der organische Werkstoff nach einer gemeinsamen Verbindungszone, von der an sie zu einem einzigen Faden oder Band vereinigt werden, die mechanisch von einer geeigneten Vorrichtung abgezogen werden.

Wenn der organische Werkstoff in Form einer Vielzahl von endlosen Fasern oder Fäden verwendet wird, werden diese in Form eines oder mehrerer Bündel ausgezogen (oder abgezogen).

Bei nur einem Bündel kann dieses vorteilhafterweise zumindest in seiner Endstrecke in Form eines konischen Bündels, dessen Spitze mit dem Verbindungspunkt mit den Varstärkungsfasorn zusammenfällt, ausgezogen (oder abgezogen) werden.

Nach einer Variante kann das Bündel von einer Vielzahl von auf einer ringförmigen Fläche verteilten Punkten an ausgezogen (oder abgezogen) werden. Das Bündel verschiebt sich dann in einem von zwei Kegeln begrenzten Raum, deren Grundflächen bei gemeinsamer Spitze konzentrisch sind. Diese Punkte sind sowohl die Punkte, von denen an die Fasern durch Extrusion gebildet

werden, als auch die Punkte, die einer Bahnänderung der Fäden entsprechen, wenn diese von Wicklungen kommen, die außerhalb der betrachteten Zone liegen. Dann kann außerdem die Spitze der Kegel mit dem Verbindungspunkt mit den Verstärkungsfasern zusammenfallen.

Die organischen Fasern oder Fäden könnon In mehreren Bündeln ausgezogen oder abgezogen werden. Diese Bündel gehen von einer Vielzahl von Punkten aus, die zum Beispiel auf Kreisbögen oder Ringabschnitten liegen. Wie oben entsprechen diese Punkt entweder oiner Bahnäridorung der Fäden oder den Extrusionsöffnungen der Fasern. Die verschiedenen Bündel konvergieren nach dem Vereinigungspunkt mit den Verstärkungsfasern.

Die Erfindung wird mit einer ersten Art von Vorrichtung angewendet, die einerseits aus einer ersten Anlage besteht, die mindestens eine Düse hat, die mit geschmolzenem Werkstoff wie Glas gespeist wird, und deren Unterseite mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, und eventuell Beschichtungs-, Vorbindungs-, Führungs- und mechanische Streckvorrichtungen für die aus dieser Düse erhaltenen Verstärkungsfasern; andererseits aus einer zweiten Anlage, die mindestens eine Düse hat, die mit

geschmolzenem organischen Thermoplast unter Druck gespeist wird, und deren Unterseite mit mindestens einer öffnung versehen i it, und eventuell Beschichtungs- und Führung: vorrichtungen für den organischen Werkstoff, wobei diese beiden Anlagen a jßerdem gemeinsam mindestens eine Vorrichtung zur Vereinigung der Verstärkungsfasern und des organischen Werkstoffs zu einem Verbundfaden oder -band, mindestens eine Vorrichtung zum mechanischen Abzug dieses Fadens oder Bandes und eventuell Vorrichtungen zum Führen, Beschichten und Behandeln dieses Fadens oder Bandes haben.

Die Erfindung kann auch mit einer zweiten Art von Vorrichtung angewendet werden, die einerseits aus einer ersten Anlage besteht, die derjenigen der obigen Vorrichtung gleicht, andererseits aus oiner zweiten Anlage, die mindestens oine Reihe von auf Trägern verteilten Aufwicklungen von organischen Thermoplastfäden, mindestens eine Führungsvorrichtung für jeden von jeder Aufwicklung abgezogenen Faden, mindestens eine Führungsvorrichtung für mindestens einen Teil der gesamten Fäden und eventuell eine Vorrichtung zum Beschichten dieser Fäden hat, wobei diese beiden Anlagen außerdem gemeinsam mindestens eine Vorrichtung zur Vereinigung dieser Fäden und der Verstärkungsfasern zu einem Verbundfaden oder -band, mindestens eine mechanische Abzugsvorrichtung für diesen Faden oder dieses Band und eventuell Vorrichtung zum Führen, Beschichten oder zur Behandlung des Fadens oder Bandes haben.

Die Verstärkungsfasern werden aus einem geschmolzenen Thermoplast gezogen, wie beispielsweise Glas. In diesem besonderen Beispiel ist die Herstellung der Verstärkungsfasern schematisch folgende: Eine Düse aus einer Legierung von Edelmetallen wird mit Glas in festem oder geschmolzenem Zustand gespeist. Diese mit Stromwärme erhitzte Düse schmilzt das Glas oder hält es geschmolzen, sie hat an ihrer Grundfläche eine Vielzahl von Öffnungen, durch die das Glas in Form von Fäden, die mechanisch zu Fasern gestreckt werden, fließt.

Im speziollen Fall der Erfindung können die Glasfäden mit den gleichen Vorrichtungen gestreckt werden, die zum Abzug oder Strecken organischen Werkstoffs verwendet werden, oder mit unterschiedlichen Vorrichtungen.

So ist die Streckvorrichtung eine Einzelvorrichtung, wenn die Verstärkungsfasern bis zur Verbindungszone mit dem organischen Werkstoff, in der die bildung eines Verbundfadens oder -bandes erfolgt, in Bündelform verbleiben.

Die verwendeten Strackvorrichtungen können unterschiedlich sein, wenn die Verstärkungsfasern vor ihrem Kontakt mit dem organischen Werkstoff zu mindestens einem Faden vereinigt werden. So können die Glasfäden von einer unabhängigen mechanischen Streckvorrichtung zu mindestens einem Faserbündel gestreckt werden. Zwischen der Düse und dieser Vorrichtung werden die Verstärkungsfasern zu mindestens einem Faden mit mindestens einer Vereinigungsvoi richtung vereinigt, die oft gleichfalls als Führungsmittel des Fadens dient. Die Streckvorrichtung, die den Faden also mecht, lisch abzieht, kann dam Jienen, die Bahn desselben bei Verlassen der fraglichen Vorrichtung zu steuern. Durch den dem Faden aufgegebenen Bahnverlauf kann dieser vor der gemeinsamen Vereinigungszone mit dem organischen Werkstoff in Kontakt kommen. Hinter der Vereinigungszone ist mindestens eine mechanische Abzugs- oder Streckvorrichtung des organischen Werkstoffs angebracht, die auch für den Verbundfaden oder das Verbundband verwendet wird.

Da die Streckvorrichtungen für Glasfasern und organischen Werkstoff unterschiedlich sind, ist es möglich, die Streckgeschwindigkniten getrennt zu regeln. Wenn diese Geschwindigkeiten gleich sind, ist es möglich, einen Verbundfaden zu erhalten, der sich zum Beispiel aus der Verbindung von organischen Fäden oder Fasern und der Glasfasern ergibt.

Wenn diese Geschw ndigkeiten unterschiedlich sind, ist es möglich, ein Verbundband zu erhalten. Wenn die Streckgeschwindigkuit der Glasfasern über der Abzweig- oder Streckgeschwindigkeit des organischen Werkstoffs liegt, können diese Fasern als Fäden, wenn sie mit dem organischen Werkstoff in Kontakt kommen, über eine bestimmte Breite verteilt werden. Die Streck- und Abzugsgeschwindigkeiten liegen in den meisten Fällen zwischen etwa zehn Metern und etwa dreißig Metern pro Sekunde.

Nach einer vorteilhaften Verbindungsart umgibt der organische Werkstoff unabhängig von der Form, die er hat, die Verstärkungsfasern während der Entstehung dos Verbundfadens oder -bandes. Auf diese Weise kann das Brüchigwerden der Glasfasern, das sich aus ihrer Reibung auf einer festen Fläche ergibt, vermieden oder zumindest gemildert werden.

Mit den Beschickungsvorrichtungen können auf den Verstärkungsfasern und/oder auf dem organischen Werkstoff in dieser oder jener Form Schichten, die den Zweck haben, die Oberfläche der Glasfasern zu schützen und/oder ihre Verbindung mit dem zu verstärkenden Produkt zu begünstigen, Appreturen, mit denen die verschiedenen Bestandteile des Verbundfadens oder -bandes verbunden werden können, oder ein organischer Thermoplast in geschmolzenem Zustand aufgetragen werden.

Aus der obigen Darlegung geht hervor, daß die Erfindung mit Vorrichtungen eingesetzt werden kann, die zahlreiche Varianten aufweisen.

So werden in einer ersten Anlage die zu mindestens einem Faden vereinigten Verstärkungsfasern und die Fasern oder Fäden aus organischem Werkstoff sofort nach ihrer Vereinigung auf einen in Drehung befindlichen Träger aufgewickelt. Die so erhaltene Verbundfadenaufwickiung wird durch eine rein physikalische Verbindung der verschiedenen Fäden oder Fasern gebildet.

Die Anlagen, die die Anwendung der Erfindung ermöglichen, können weitere Vorrichtungen haben, die für die gesuchte Verbindungsart zwischen den Verstärkungsfasern und dem organischen Werkstoff und/oder die Aufmachung des gewünschten Halbfertigerzeugnisses spezifisch sind.

So werden in einer zweiten Anlage die Verstärkungsfasern, zum Beispiel Glasfasern, mit einer Appretur beschichtet, die bei aktinischer Bestrahlung reagieren kann, bevor ein Kontakt mit Fäden oder Fasern aus organischem Werkstoff stattfindet. Unter aktinischer Bestrahlung müssen alle Bestrahlungen verstanden werden, die chemische Reaktionen hervorrufen können, zum

Beispiel ultraviolette Strahlen, die von einem Laserbündel oder einem Elektronenbündel abgegebenen Strahlungen. Die Anlage hat hinter der Vorrichtung, die die Vereinigung dieser Fäden oder Fasern zu mindestens einem Verbundfaden bewirkt, eine Vorrichtung, mit der der Verbundfaden auf einem Teil seines Weges der Wirkung zum Beispiel einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt wird. Diese Strahlung hat zur Wirkung, daß die dann auf den Verstärkungsfasern und den organischen Fasern verteilte Appretur zumindest teilweise polymerisiert und so auf chemischem Wege ihre feste Verbindung erzeugt wird. Der so erhaltene Verbundfaden wird mechanisch durch einen in Drehung befindlichen Träger abgezogen, auf dem er eine kontinuierliche Aufwicklung bildet.

In einer dritten Anlage, die eine Variante der obigen darstellt, wird der Verbundfaden mechanisch von einer Schneidmaschine abgezogen, die kontinuierlich einen geschnittenen Verbundfaden abgibt.

In einer vierten Anlage, die zum Beispiel eine Variante der zweiten ist, wird der endlose Verbundfaden mechanisch von oiner Vorrichtung abgezogen, die ihn gleichmäßig auf ein Transportband verteilt.

In einer fünften Anlage bewirkt eine Vorrichtung eine Wärmebehandlung des Verbundfadens auf einem Teil seines Weges. Die Temperaturerhöhung reicht aus, die organischen Fasern zu erweichen. Mit einer einfachen Abkühlung ist es möglich, die Bestandteile des Verbundfadens miteinander zu verbinden.

Wie oben kann diese letzte Anlage mit Vorrichtungen versehen sein, mit denen der Verbundfaden insbesondere aufgewickelt, geschnitten oder auf ein Transportband verteilt werden kann.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Mittel für seine Anvvr idung werden besser verständlich über die folgende detaillierte Beschreibung, die durch folgende Figuren veranschaulicht wird

Fig. 1: stellt eine schematische Ansicht einer ersten Anlage dar, mit der die Erfindung angewendet werden kann, Fig. 2: stellt eine schematische Ansicht einer zweiten Anlage dar, mit der die Erfindung angewendet werden kann, Fig. 3: ist eine schematische Ansicht, die einen Teil einer Anlage darstellt, die als Variante der obigen betrachtet wird, Fig.4: ist eine schematische Ansicht, die einen Teil einer Anlage darstellt, die als Variante der mii Figur 3 veranschaulichten

Anlage betrachtet wird, Fig. 5: ist eine schematische Ansicht, die ein drittes Beispiel einer Anlage darstellt, mit der die Erfindung angewendet werden kann.

Figur 1 stellt die Verbindung von zwei Anlagen dar, von denen eine organische Fasern und die andere Glasfasern herstellt, die jeweils lediglich auf ihre Faservorrichtung reduziert sind.

Die erste hat eine Gesamtheit von Vorrichtungen, die die Anwendung des Verfahrens auf dem Schmelzweg gewährleistet, wie sie von der Herstellung von Chemiefasern bekannt sind.

Das thermoplastische Polymer, zum Beispiel ein Polyamid, in granulierter Form wird in einen Trichter gebracht, der zum Beispiel einen Vertikalextruder versorgt. Das Polymer wird in diesem Extruder geschmolzen, dann in diesem Zustand bis zu einem Faserkopf transportiert, der es an eine Düse gibt. Diese Düse ist schematisch mit der Bozugsnummer 10 dargestellt.

Unter dem ausgeübten Druck fließt das Polymer durch die zahlreichen Löcher der Düse in Form von flüssigen Strahlen 11, die mechanisch ausgezogen, dann abgekühlt werden, in Form einer Vielzahl von endlosen Fasern 12. Diese Fasern werden von der Walze 13 geführt, die insbesondere bewirkt, daß die Fasern 12 in Form eines im wesentlichen ebenen Bündels 14 angeordnet werden.

Die zweite Anlage hat eine Gesamtheit von Vorrichtungen, mit denen durch mechanisches Ziehen endlose Glasfasern erzielt werden können.

Die in 15 schematisierte Düse ist normalerweise mit einer Glasspeisequelle verbunden. Diese Quelle kann einem Ofen vorgelagert sein und direkt das geschmolzene Glas zum Düsenkopf 15 befördern. Das kann auch ein Trichter mit ksltem Glas .

sein, das zum Beispiel in Form von Kugeln realisiert und eingebracht wurde, und das die Düse nach dem Fallprinzip speist.

In einem oder anderem Fall besteht die Düse 15 im allgemeinen aus einer Platin-Rhodiumlegierung und wird mit Stromwärme erhitzt. Mit dieser Düse ist es möglich, das Glas erneut zu schmelzen oder es auf einer hohe.i Temperatur zu halten, damit es mit einer Viskosität ankommt, die zum Ziehen geeignet ist.

Das geschmolzene Glas fließt fadenförmig durch die zahlreichen Löcher in der Grundfläche der Düse. Diese Glasfäden werden sofort zu zahlreichen endlosen Fasern 16 ausgezogen. Diese Fasern werden durch eine Vorrichtung, die mit der Rolle 17 symbolisiert ist, mit einer Appretur beschichtet. Diese Vorrichtung kann aus einem Behälter bestehen, der ständig von einem Appreturband versorgt wird, in das der untere Teil einer in Drehung befindlichen Rolle taucht. Dir se Rolle wird mit einem Appreturfilm bedeckt, der von den vorbeilaufenden Fasern 16, die mit ihrer Oberfläche in Kontakt kommen, abgenommen

Diese Fasern können durch mindestens eine Vereinigungsvorrichtung 19 in mehrere Bündel 18 verteilt werden. Diese Vorrichtung ist im allgemeinen mit Kerben versehen, auf deren Grund die Fasern jedes Bündels zu einem Faden vereinigt werden. Im dargestellten Beispiel ist die Vorrichtung 19 mit vier Kerben versehen, die die Fasern 16 in ebensoviele Bündel 18 trennen und vier Fäden 20 ergeben.

Diese Fäden werden von einer Vorrichtung 21 geführt, die mit einer Rolle symbolisiert ist und die ebenfalls als Führung für das Bündel 14 von organischen Fasern dient. Diese Rolle 21 gewährleistet den Kontakt zwischen diesen Fasern und den Fäden 20, so daß nur ein Bündel 22 entsteht.

Dieses einzige Bündel läuft in einer Vereinigungsvorrichtung 23 zusammen, die die physikalische Vereinigung der Fasern 12 und der Fäden 20 bewirkt und einen Verbundfaden 23 bildet. Diese Verbindung kann erreicht werden, indem das Bündel 22 eine Kerbe 24 durchläuft, mit der die Vorrichtung versehen ist.

Die Fasern 16 sind mit einer Appretur beschichtet, die mindestens einen Lichtinitiator hat, der eine chemische Umv - ndlung dieser Appretur bei aktinischer Bestrahlung einleiten kann. FR-PS 2597856 beschreibt Appreturrezepturen, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden können, wie die in den Beispielen 8 und 12 dieser Anmeldung beschriebenen. Die anfänglich aufgetrennten Glasfasern aufgebrachte Appretur verleiht dem Faden 20, dann dem Verbundfaden 25 eine bestimmte Kohäsion.

Kurze Zeit nach der Entstehung durchläuft der Faden 25 eine Vorrichtung 26, in der er einer ultravioletten Strahlung ausgesetzt wird. Diese Strahlung bewirkt die Umwandlung der Appretur, die zumindest lokal mit den Fäden und Fasern in Kontakt kommt, die den Verbundfaden 25 bilden. Diese Umwandlung bewirkt die Erhöhung der Kohäsion des erzielten Verbundfadens.

Dor Faden 25 und davor die organischen Fasern 12 und die Glasfasern 16werden von einer einzigen Vorrichtung 27 mechanisch aus- und abgezogen. Diese Vorrichtung besteht aus einem Paar Drehwalzen; die sich in entgegengesetzter Richtung drehen und durch ihr Zusammenwirken den Faden 25 durch Reibung abziehen. Bei Verlassen der Vorrichtung 27 läuft der Faden 25 durch eine Vorrichtung mit Gegenschneide 28. Die Schneidkante dieser Vorrichtung wirkt mit den Schneiden 29 zusammen, die sich auf einer Drehwalze 30 befinden, die in einem Schutzgehäuse 31 eingeschlossen ist. Der Faden 25 wird so in Abschnitte 32 von gleichmäßiger Länge geschnitten. Die Länge der Abschnitte und die der enthaltenen Fasern sind deutlich gleich. In dem Maße, wie es mit der Erfindung möglich ist, den prozentualen Anteil an organischem Werkstoff und Glasfasern genau einzustellen, ist es möglich, Abschnitto zu erhalten, deren Zusammensetzung genau derjenigen des Verbund-Endprodukts, das hergestellt werden soll, entspricht.

Derartige Abschnitte können so direkt als Granulat in solchen Fertigungsverfahren wie Extrudieren verwendet werden.

Figur 2 stellt ein weiteres Beispiel für die Verbindung von zwei Anlagen für die Anwendung der Erfindung dar.

Die erste ermöglicht die Herstellung der endlosen Glasfasern. Wie im obigen Beispiel hat sie eine Düse 33, die mit der oben beschriebenen Düse 10 identisch ist und in der gleichen Weise funktioniert. Lie durch mechanisches Ziehen erhaltenen zahlreichen Glasfasern 34 werden zu einem einzigen Bündel 35 zusammengefaßt, das über eine Schlichtungsvorrichtung verläuft, die symbolisch mit der Rolle 36 dargestellt ist. Die durch dieso Vorrichtung aufgetragene Schlichtung soll die Haftung der Glasfasern am organischen Werkstoff begünstigen. Zahlreiche Schlichtungsrezepturen dieser Art sind bekannt, wie diejenigen, die in FR-PS 2167771 beschrieben sind.

Nachdem die Fasern 34 mit der Schlichte beschichtet sind, werden sie 5 mit einer Vereinigungsvorrichtung 37 zu einem einzigen Faden 50 verbunden. Diese Vorrichtung kann eine Nutrolle sein. Der Faden 50 und davor die Fasern 34 werden von einer Vorrichtung 38, der von einem nicht dargestellten Motor eine Drehbewegung aufgegeben wird, mechanisch abgezogen und gestreckt. Diese bekannte Vorrichtung ist im einzelnen in US-PS 3265482 beschrieben. Sie besteht aus einem Ziehrad 39 und einer Führungsvorrichtung 40 für den Faden. Die Vorrichtung 40 ist so angeordnet, daß der Faden 50 über eine Länge, die ausreicht, daß er durch einfache Reibung abgezogen wird, an den Umfang des Rades 39 angelegt wird. Der Umfang des Rades 39 hat eine Reihe von Querschlitzen 41, die in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind.

Ein zweites Rad 42, dessen Durchmesser kleiner ist als der von Rad 39 und das an seinem Umfang radiale Flügel 43 hat, ist innerhalb dieses Rades angeordnet. Das Rad 42 ist gegenüber Rad 39 exzentrisch, so daß die Enden der Flügel 43 durch die Schlitze 41 reichen.

Das Rad 42 hat durch eine nicht dargestellte Übersetzungsvorrichtung oder eine mechanische Verbindung eine zum Rad 39 synchrone Drehbewegung. Durch die gekoppelte Wirkung der Räder 39 und 42 wird der Faden 50 mechanisch abgezogen, dann durch die Flügel 43 vom Rad 39 abgelöst. Von der Ablösung an folgt der Faden einer zum Rad 39 deutlich tangentialen Strecke.

Die Strecke des abgehobenen Fadens kann so durch entsprechende Wahl der Stellung von Rad 42 genau bestimmt werden.

Die zweite Anlage ist ähnlich der im vorigen Beispiel beschriebenen. Sie hat ebenfalls Mittel zur Aufnahme eines granulierten thermoplastischen Polymers, Mittel zum Schmelzen dieses Polymers und für seine Beförderung unter Druck in geschmolzenem Zustand bis zu einer Düse 44. Die Ankunft dos Polymers wird durch die Leitung 45 symbolisiert.

Die Düse 44 ist eine Ringdüse, die einen mittleren Durchgang 54 hat, durch den der Faden 50 verläuft. Die ringförmige

Grundfläche dieser Düse hat eine Vielzahl von Öffnungen, die gleichmäßig über ihre gesamte Fläche verteilt sind. Durch Extrusion und anschließendes mechanisches Verstrecken bildet sich ein Bündel 46, das von außen als Kegel erscheint, dessen Spitze nach unten gerichtet ist. Da der Faden 50 in der Achse dieses Kegels verläuft, entspricht seine Spitze dem Bereich, in dem sich die gesamten organischen Fasern, die das Bündel 46 bilden, und dieser Faden 50 verbinden.

Eine Vereinigungsvorrichtung 47, die mit einer einfachen Kerbe 48 versehen ist, bewirkt die physikalische Vereinigung von Faden 50 und Bündel 46 und die Entstehung eines einzigen Verbundfadens 49.

Nach der Führung durch die Vorrichtung 51 wird der Faden 49 direkt auf einen nicht dargestellten sich drehenden Träger gespult.

Der Faden 49 wird auf diesem Träger durch einen Fadenführer, der durch die Platte mit Kerbe 52 symbolisiert ist und dem eine durch den Doppelpfeil schematisierte Hin- und Herbewegung aufgegeben wird, verteilt. Das erzielte Produkt ist eine geradseitige Aufwicklung 53.

Mit dieser Anlage ist es möglich, eine zweite Oberflächenbehandlung der Fasern vorzunehmen. So ist es möglich, ein

Ansatzrohr 55 anzubringen, dessen Ende nach der in der Mitte der Düse 44 ausgesparten Öffnung gerichtet ist. Durch dieses Ansatzrohr kann ein Reaktionsgemisch, wie bereits erwähnt, gestäubt werden. Die Schleudertröpfchen gelangen durch die Bewegung von Faden 50 und der organischen Fase' η erzeugten Luftströme in das Innere des Bündels 46 und setzen sich an seiner Oberfläche ab.

Wie in der oben erwähnten Anwendung kann o>'j so erhaltene Verbundfadenaufwicklung direkt zur Herstellung verschiedener Erzeugnisse verwendet werden.

So kann ein Bündel von mehreren endlosen Verbundfäden nach dem sogenannten Aufwickelverfahren auf einen Träger aufgespult werden. Nachdem das Aufspulen der Fäden beondst ist, werden diese einer Wärmebehandlung unterzogen, die das Schmelzen des organischen Werkstoffs bewirkt. Die Erstarrung des Ganzen und also die Kohäsion des Fertigteils wird durch dessen natürliche oder gesteuerte Abkühlung erreicht.

Dieser endlose Verbundfaden kann ebenfalls zur Herstellung vor: Geweben verwendet werden. Diese Gewebe können nach Wärmebehandlung und anschließender Abkühlung in starre Platton umgeformt werden.

Dieser Verbundfaden kann auch zur Herstellung von Teilen durch Kontinuierliches Ziehen verwendet werden. Ein Bündel von Verbundfäden wird in eine Zone geführt, in der diese Fäden vereinigt, miteinander verbunden und anschließend durch Schmelzen des organischen Werkstoffs geformt werden.

Figur 3stellt eine Variante der obigen Anlage dar. Die Vorrichtungen zur Vereinigung, Führung undzum Strecken der Glasfasern sind weggelassen. Das Glasfaserbündel 68 gelangt direkt (nach eventueller Beschichtung mit einer Appretur) in die in der Mitte einer Ringdüse 59 ausgesparte öffnung. Diese Düse ist mit ihrer Versorgungsleitung 60 mit der Düse 44 von Figur 2 identisch.

Diese Bündel gibt ein Bündel 61 von organischen Fasern ab, das durch einen Führungsring 62 zusammengehalten wird. Die Stelle dieses Rings und/oder sein Durchmesser werden so bestimmt, daß die Glasfasern und die organischen Fasern in einem einzigen Kegel 63 zusammenlaufen. Dadurch gelangt ein Teil der Glasfasern in Kontakt mit den organischen Fasern. Wie im obigen Beispiel werden die verschiedenen Fasern zu einem einzigen Verbundfaden 64 mit Hilfe einer Vereinigungsvorrichtung 65 zusammengefaßt, die eine Kerbe 66 hat. Der Faden 64 wird mechanisch von einer nicht dargestellten Vorrichtung abgezogen, die das gemeinsame Verstrecken der Glasfasern und der organischen Fasern bewirkt.

Die an der Grundfläche der Düsen 44 und 59 angeordneten Öffnungen können in einem Kreis verteilt sein und erzeugen ein von einem einfachen Kegel begrenztes Bündel, oder aber in einem kontinuierlichen ringförmigen Bereich, der so ein zwischen zwei

Kegeln mit gleicher Spitze und konzentrischen Grundflächen begrenztes Bündel abgibt. Die Öffnungen können zum Beispiel auch zwischen zwei unterschiedlichen Bereichen verteilt sein, die zwei getrennte Bündel bilden, die in Richtung des Vereinigungsbereichs zusammenlaufen.

Bei einer anderen Variante der mit Figur 2 veranschaulichten Anlage gibt die Ringdüse statt Fasern eine endlose Hülle ab. Diese Variante wird in Figur 4 veranschaulicht.

Nach dieser Figur werden die endlosen Glasfasern ausgezogen, anschließend vereinigt und in Form eines Fadens 67, wie oben

beschrieben, abgezogen. Dieser Faden verläuft durch die in der Mitte der Ringdüse 68 ausgesparte Öffnung, die über die Leitung 69 mit geschmolzenem Polymer versorgt wird. Die Grundfläche dieser Düse 68 hat einen ringförmigen Austritt, durch den das Polymer extrudiert, anschließend mechanisch gestreckt wird in Form einer endlosen Hülle 70. Diese Hülle und der Faden 67 kommen im Bereich der Streck- und Vereinigungsvorrichtung 71 in Kontakt. Diese Vorrichtung hat zwei Drehwalzen 72, die sjch in entgegengesetzter Richtung drehen. Durch das Zusammenwirken dieser Walzen werden die Hülle 70 und der Faden 67 gestreckt und gewalzt und bilden ein Verbundband 73. Dieses Band wird über eine Schneidmaschine mit einer Amboßwalze 74 und einer Walze 75, die an ihrem Umfang Schneiden 76 hat, abgezogen und in Stücke 77 geschnitten.

Die Streckgeschwindigkeit des Fadens 67 kann größer als die der Hülle 70 sein. In diesem Fall wird der Faden von der Vereinigung gegen die Innenwand der Hülle geworfen.

Figur 5 stellt eine weitero Art der Verbindung von zwei Anlagen für die Anwendung der Erfindung dar.

Die erste Anlage, mit der die Glasfasern hergestellt v. jrden können, Ist ähnlich der in den obigen Beispielen beschriebenen. Sie hat ebenfalls eine Düse 78, die in der gleichen Weise funktioniert wie die Düsen 15 und 33, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind. Die mehrfachen Glasfasern 79, die mechanisch ausgezogen wurden, werden hier in einem einzigen Bündel 80 zusammengefaßt. Die Vereinigungs-, Führungs- und Streckvorrichtungen der Fasern 79 sind weggelassen. Das Bündel 80 läuft direkt durch einen kreisrunden Rahmen 81.

Die zweite Anlage besteht aus Vorrichtungen, die die Aufnahme, Führung und Verteilung des organischen Werkstoffs in einer besonderen Form gewährleisten.

Der organische Werkstoff hat im gewählten Beispiel die Form einer Vielzahl von Aufwicklungen 82, die gleichmäßig auf einem oder mehreren nicht dargestellten Trägern angeordnet sind. Diese Träger haben Führungsvorrichtungen 83, im Verhältnis von einer Vorrichtung pro Aufwicklung. Das Ende dieser Vorrichtungen kann aus einer schleifenförmig gebogenen einfachen Metallstange bestehen, die hier durch eine kreisrunde Linie symbolisiert wird.

Von jeder Aufwicklung 82 wird ein Faden 84 am äußeren Umgang abgezogen. Die Fädon 84 werden einzeln von den Vorrichtungen 83, dann zusammen vom Rahmen 81 geführt.

Wie in den von Figur 3 und 4 veranschaulichten Beispielen werden die Glasfasern 79 und die organischen Fäden 84 von einer einzigen nicht dargestellten Vorrichtung mechanisch gestreckt und abgezogen. Durch diese Vorrichtung bilden die Fäden 84, die vom Rahmen 81 geführt werden, ein kegelförmiges Bündel 85. Die Bündel 80 und 85 laufen zusammen und verbinden sich im Bereich der gemeinsamen Vereinigungsvorrichtung 86. Die in diesem Beispiel verwendete Vereinigungsvorrichtung ist eine einfache Rolle mit einer Nut. Der so erhaltene Verbundfaden 87 wird nach Führung durch eine Vorrichtung 88 mechanisch von der nicht dargestellten Vorrichtung abgezogen, die ebenfalls zum Verstrecken der Fasern 79 und der Fäden 85 dient.

Ein Ansatzrohr 89 kann in unmittelbarer Nähe der Vereinigungsvorrichtung 86 angebracht werden. Durch dieses Ansatzrohr kann wie oben angeführt in das Innere der Bündel 80 und 85 eine Reaktionsappretur zerstäubt werden. Auch durch dieses Mittel ist es möglich, innerhalb dieser Bündel einen dünnen Strahl von organischem Thermoplast in geschmolzenem Zustand zu injizieren.

Der Rahmen 81 kann natürlich andere Formen haben, zum Beispiel kann er rechteckig sein. In diesem Fall können die Fäden 84 in vier ebene zusammenlaufende Bündel verteilt sein.

Die Führungsvorrichtung der organischen Fäden muß nicht unbedingt die Verstärkungsfasern umgeben. So kann in dem von Figur 1 veranschaulichten Beispiel die Düse 10 durch eine Vielzahl von Fadenaufwicklungen ersetzt werden, deren Führungsvorrichtungen ein oder mehrere ebene zusammenlaufende konvergierende Bündel bilden, wie bei Bündel 14, hin zum Fadenbündel 20.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundfadens oder -bandes aus mindestens einem organischen Thermoplast und Verstärkungsfasern, nach dem die Verbindung dieser beiden Bestandteile erfolgt, indem sie durch ein mechanisches Mittel abgezogen und in festem Zustand miteinander in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern mechanisch aus geschmolzenem Glas gezogen und auf die Strecke geschickt werden, auf der der organische Thermoplast verläuft, der seinerseits in Form endloser Fäden abgezogen oder in Form einer Hülle oder von endlosen Fasern extrudiert und verstreckt wird, und diese Verstäi kungsfasern und diese,^r Werkstoff verbunden und mechanisch abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern mit dem extrudierten und verstreckten organischen Werkstoff in Kontakt gebracht werden, wenn die Oberfläche desselben noch klebt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern mit dem abgezogenen oder gestreckten organischen Werkstoff in Kontakt gebracht werden, bevor sie zu einem Verbundfaden oder-band verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern und der abgezogene oder verstreckte organische Werkstoff direkt nach einem gemeinsamen Vereinigungsbereich konvergieren, in dem sie zu einem Verbundfaden oder -band verbunden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern vereinigt und mechanisch abgezogen werden zu mindestens einem Faden, anschließend mit dem organischen Werkstoff in Kontakt gebracht werden, bevor sie zu einom Verbundfaden oder -band vereinigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern vereinigt und mechanisch in Form von mindestens einem Faden abgezogen werden, wobei dieser Faden mit dem organischen Werkstoff während ihrer Vereinigung zu einem Verbundfaden oder -band in Kontakt gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern zu mindestens einem Bündel ausgezogen werden, das mit dem organischen Werkstoff in Kontakt gebracht wird, bevor sie zu einem Verbundfaden oder -band vereinigt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern zu mindestens einem Bündel ausgezogen werden, das mit dem organischen Werkstoff bei ihrer Vereinigung zu einem Verbundfaden oder-band in Kontakt gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern und/oder der organische Werkstoff mit einer Appretur beschichtet werden, die mindestens einen Lichtinitiator hat, und daß der Verbundfaden oder das Verbundband, die sich aus ihrer Verbindung ergeben, mindestens einer aktinischen Bestrahlung ausgesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundfaden oder das Verbundband einer Wärmebehandlung unterzogen werden, so daß der organische Werkstoff weich genug wird, um sich mit den Verstärkungsfasern verbinden zu können.

11. Vorrichtung zur Herstellung eines Fadens oder eines Bandes aus Glasfasern und mindestens einem organischen Thermoplast, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits eine erste Anlage hat mit mindestens einer Düse, die mit Glas einfach nach dem Fallprinzip gespeist und mit Stromwärme erhitzt wird, und eventuell Vorrichtungen zum Beschichten, Vereinigen, Führen und mechanischen Verstrecken der Glasfasern; andererseits eine zweite Anlage mit mindestens einer Düse, die mit geschmolzenem organischen Thermoplast unter Druck gespeist wird, deren Unterseite mindestens eine Öffnung hat, und eventuell Vorrichtungen zum Beschichten und Führen des organischen Werkstoffs, wobei diese beiden Anlagen außerdem gemeinsam mindestens eine Vorrichtung zur Vereinigung der Verstärkungsfasern und des organischen Werkstoffs in Form eines Verbundfadens oder -bandes, mindestens eine mechanische Abzugsvorrichtung dieses Fadens oder Bandes und eventuell Vorrichtungen zum Führen, Beschichten und zur Behandlung dieses Fadens oder Bandes haben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse der zweiten Anlage in ihrer Mitte eine Öffnung hat und daß die Düse der ersten Anlage und/oder die Vorrichtungen zum Führen oder Strecken der Glasfasern so angeordnet sind, daß sie diese Fasern durch diese Öffnung lenken.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse der zweiten Anlage oine Ringdüse ist, deren Unterseite mit einem Austritt oder eine Reihe von Austritten, die eine kreisrunde Linie bilden, versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse der zweiten Anlage eine Ringdüse ist, deren Unterseite mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, die gleichmäßig auf der gesamten Fläche einer kreisrunden Zone verteilt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse der zweiten Anlage eine Ringdüse ist, deren Unterseite mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, die auf mindestens zwei unterschiedliche Zonen verteilt sind.

16. Vorrichtung zur Herstellung eines Fadens oder Bandes aus Glasfasern und mindestens einem organischen Thermoplast, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits eine erste Anlage hat mit mindestens einer Düse, die mit Glas einfach nach dem Fallprinzip gespeist und mit Stromwärme erhitzt wird, deren Unterseite mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, und eventuell Vorrichtungen zum Beschichten, Vereinigen, Führen und mechanischen Verstrecken der Glasfasern, andererseits eine zweite Anlage mit mindestens einer Reihe von Aufwicklungen von Fäden aus organischem Thermoplast, die auf Trägem angeordnet sind, mindestens einer Vorrichtung zum Führen für jeden von jeder Aufwicklung abgezogenen Faden, mindestens eine führungsvorrichtung für mindestens einen Teil der gesamten Fäden und eventuell eine Vorrichtung zum Beschichten dieser Fäden, wobei diese Anlagen außerdem gemeinsam mindestens eine Vorrichtung zur Vereinigung dieser Verstärkungsfäden und-fasern in Form eines Verbundfadens oder -bandes haben, mindestens eine Vorrichtung für den mechanischen Abzug dieses Fadens oder Bandes und eventuell Vorrichtungen zum Führen, Beschichten und zur Behandlung dieses Fadens oder Bandes.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Führen der organischen Fäden ein Rahmen ist und daß die Düse der ersten Anlage und/oder die Vorrichtungen zum Führen oder Strecken der Glasfasern so angeordnet sind, daß diese Fasern durch diesen Rahmen gelenkt werden.

18. Vorrichtung nach Ansprüchen 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Vorrichtung zur Vereinigung der Fasern und des organischen Werkstoffs und der Vorrichtung zum Abzug des Verbundfadens oder -bandes mindestens eine Vorrichtung hat, durch die dieser Faden oder dieses Band der Wirkung von mindestens einer aktinischen Bestrahlung ausgesetzt wird.

19. Vorrichtung nach Ansprüchen 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Vorrichtung hat, durch die der Verbundfaden oder das Verbundbanri auf einem Teil seines Weges einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen