NO310687B1 - Innretning for fremstilling av et kompositt-garn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en innretning for fremstilling av et kompositt-garn dannet ved sammenføring av et antall kontinuerlige glassfilamenter og termoplastiske, organiske filamenter.

Mer spesielt angår oppfinnelsen en innretning som omfatter minst en bøssing som mates med glass hvorfra det trekkes et antall kontinuerlige glassfilamenter, og minst et ekstruderingshode som mates med et termoplastisk, organisk materiale og hvorfra det også trekkes et antall kontinuerlige, organiske filamenter. Disse organiske filamenter trekkes og slynges ved hjelp av en venturi-innretning inn i arket av glassfilamenter som trekkes der alle filamentene så samles i form av et kompositt-garn. En slik installasjon er for eksempel beskrevet i FR-A-2 698 038.

Av kjent teknikk skal det videre vises til:

NO 302423-Bi og NO 303073-Bi som begge beskriver fremgangsmåter og innretninger for fremstilling av komposittråder av glassfilamenter og filamenter av termoplastisk, organisk materiale;

US 5 422 180 som beskriver styring av en trommel-type trekkeinnretning for et løpende trådflor der en sensor påvirker omdreiningstallet for tromler;

og US 5 442 447 som beskriver optiske detektering av uregelmessigheter på et løpende trådflor.

Innenfor oppfinnelsens ramme slik den her er beskrevet blir de termoplastiske filamenter trukket, separat fra glassfilamentene, ved hjelp av tromler hvis rotasjonshastighet kontrolleres for å gi arket av termoplastiske filamenter en hastighet som er høyere enn trekkehastigheten for glassfilamentene. Arket av termoplastiske filamenter, eventuelt ført, passerer gjennom en venturi-innretning som orienterer og slynger arket inn i arket av glassfilamenter som trekkes. Innretningen som opprettholder den hastighet som er gitt de termoplastiske filamenter ved trekketromlene, slynger kun filamentene inn i arket av glassfilamenter idet de holdes individualisert. Forskjellen som således dannes mellom trekkehastighetene for de to kategorier av filamenter har den virkning at det kompenseres for krympingen av de termoplastiske filamenter som inntrer før komposittgarnet vikles opp. Det er således mulig å oppnå spoler av kompositt-garn der alle filamentene garnet består av har samme lengde. Opptredenen av forskjeller mellom de ønskede hastigheter for filamentene kan, selv om den er liten, resultere i en defekt i det oppnådde produkt eller kan resultere i en ukorrekt drift av installasjonen.

Dette er tilfelle når det inntrer en forskjell mellom hastigheten som gies de termoplastiske filamenter av trekketromlene og hastigheten for filamentene når de kommer i kontakt med glassfilamentene.

Gjenstanden for oppfinnelsen er en innretning for fremstilling av et kompositt-garn der rotasjonshastigheten for tromlene og hastigheten for de termoplastiske filamenter når de kommer i kontakt med glass-filamentene, automatisk synkroniseres.

Gjenstand for oppfinnelsen er en innretning for fremstilling av et kompositt-garn hvori den automatiske synkronisering av de angjeldende hastigheter kan gjennomføres uansett arten av den benyttede termoplast og hastigheten som benyttes for trekking av de termoplastiske filamenter.

Disse gjenstander oppnås ved en innretning for fremstilling av et komposittgarn tildannet ved kombinasjon av en sammenføring av kontinuerlige glassfilamenter og kontinuerlige filamenter av et termoplastisk, organisk materiale omfattende, på den ene side, minst en første spinnedyse som mates med glass og hvis underflate er utstyrt med et antall dyseåpninger hvorfra det trekkes et antall glassfilamenter, og er forbundet med en belegningsinnretning og, på den annen side, minst et ekstruderingshode omfattende en andre spinnedyse som mates med et smeltet, termoplastisk, organisk materiale, hvis underside er utstyrt med et antall dyseåpninger hvorfra det trekkes et antall organiske filamenter, og der hodet står i forbindelse med en trekkeinnretning bestående av minst to tromler og med en venturi-innretning som slynger de organiske filamenter inn i arket som dannes av glassfilamentene og midler felles for begge spinnedysene som muliggjør at komposittgarnet samles og trekkes, for eksempel ved hjelp av en oppviklingsinnretning som en spolevikler tilveiebrakt med spindler, og denne innretning karakteriseres ved en optisk innretning for dedektering av arket av termopolastiske filamenter som løper gjennom et definert område er anordnet mellom trommeltype-trekkeinnretningen og venturi-innretningen og der den optiske innretning er forbundet med en krets som kontrollerer rotasjonshastigheten for minst en av tromlene.

Denne detekteringsinnretning omfatter minst to detektorer plassert på en bærer i forskjellige høyder og som definerer grensene for et område gjennom hvilket arket kan bevege seg under trekkingen av de termoplastiske filamenter.

I denne detekteringsinnretning kan detektorene være arrangert kun på én side av arket av filamenter. Hver detektor omfatter en sender og en mottaker der den første avgir en lysstråle mot arket og den sistnevnte mottar i det minste en del av lyset som reflekteres av filamentene som treffes av strålen.

Detektorene kan også bestå av sendere og mottakere som er anordnet på hver side av arket idet hver sender så virker sammen med en mottaker som mottar eller ikke mottar lysstrålen som avgis, avhengig av nærværet eller fraværet av filamenter i området gjennom hvilket strålen passerer.

De benyttede sendere avgir fortrinnsvis en lysstråle som består av regulære pulser. Erkjennelsen av disse pulser i mottakerne gjør det mulig å redusere, eller sågar eliminere, strøsignaler som kommer fra lyskilder andre enn senderne og som ellers ville kunne fanges opp av sensorene.

Et signal tilsvarende gjenkjennelsen av hver mottaker av nærværet eller fraværet av filamenter innen det tilskrevne undersøkelsesområde transmitteres til en forsterker som sender et binærsignal til en kontroll. Denne kontroll har analog eller digital kontroll-utgang som er forbundet med den hastighetsgivende input i kontroll-innretningen for motoren eller motorene som beveger trekketromlene.

Avhengig av posisjonen for arket av filamenter mellom den siste trekketrommel og venturi-dysen, i hvilken posisjon det er under større eller mindre strekk, transmitterer detektorene periodisk en serie binærsignaler til kontrollen via forsterkeren.

Avhengig av arten av disse signaler øker eller reduserer kontrollen hastigheten av motoren eller motorene som dreier trekketromlene. For å unngå uavbrutte endringer av akselerasjon og deselerasjon kan tidskonstanter innføres i kontroll-kretsen hvorved økninger eller reduksjoner av hastigheten for motoren eller motorene nøyaktig kan reguleres. En sløyfe for regulering av strekket i arket settes opp på denne måte.

Oppfinnelsen vil forståes bedre fra et studium av den følgende beskrivelse under henvisning til de ledsagende tegninger der: figur 1 diagrammatisk viser en innretning for detektering av arket av termoplastiske filamenter og av kretsen for å kontrollere deres trekkehastighet innenfor rammen av en installasjon for fremstilling av et kompositt-garn, figurene 2a, 2b og 2c diagrammatisk viser front- og sideriss av en første utførelsesform av innretningen for trekking av arket av termoplastiske

filamenter,

figurene 3 a og 3 b diagrammatisk viser en andre utførelsesform av innretningen

for trekking av arket av termoplastiske filamenter, og

figurene 4a, 4b og 4c diagrammatisk viser en tredje utførelsesform av

innretningen for trekking av arket av termoplastiske filamenter.

Detekteringsinnretningen som vist i figur 1 er anordnet i en installasjon for fremstilling av et komposittgarn dannet ved kombinasjon av kontinuerlige glassfilamenter og kontinuerlige, termoplastiske filamenter.

Denne installasjon omfatter en første spinnedyse som mates med glass og hvis underside er utstyrt med et antall dyseåpninger hvorfra det trekkes et antall kontinuerlige filamenter i form av minst en bunt 10. Denne bunt passerer over en belegningsinnretning, symbolsk vist ved valsen 11, som mates med primer eller med apretur. Ved kontakt med denne blir filamentene i bunten av arket 10 dekket med denne primer eller denne apretur.

Denne installasjon omfatter også et ikke vist ekstruderingshode hvorfra det ekstruderes et antall kontinuerlige filamenter av et termoplastisk, organisk materiale som poly-propylen. Disse filamenter trekkes i form av et ark 12 ved hjelp av en innretning 13 utstyrt med tre motordrevne tromler 14 før og efter hvilke det er anordnet defleksjons-valser 15 og 16 som muliggjør at kontaktbuen for arket med tromlene kan økes. Derefter passerer arket 12 over en føringsvalse 17 før den passerer gjennom en venturi-innretning 18 som projiserer den inn i bunten 10 av de belagte glassfilamenter.

Alle filamentene i bunten 10 og i arket 12 som er blandet på denne måte forenes ved et sammenføringshjul 19 til et kompositt-garn 20.

Dette garn 20 vikles opp, for eksempel i form av en rettsidet pakke 21, på spindelen 22 av en spole-oppvikler 23 av revolverhode-typen. Filamentene i arket 12 trekkes av trommelen 14, for eksempel ved en hastighet Vi som er større enn hastigheten V2 for filamentene i bunten 10 som trekkes av spindelen 22. Som forklart tidligere gjør denne hastighetsforskjell det mulig å kompensere for krympingen av de termoplastiske filamenter som inntrer før komposittgarnet 20 vikles opp på spindelen 22. Denne hastighetsforskjell er forskjellig avhengig av arten av det termoplastiske, organiske materialet som benyttes og/eller de valgte trekkebetingelser.

Venturi-innretningen 18 slynger arket 12 i en hastighet som normalt er identisk med Vi. Som et resultat er strekket i arket 12 mellom de siste mekaniske deler av innretningen 13 og venturi-innretningen 18 meget lavt og praktisk talt konstant. Denne spenning er så lav at arket 12 danner en katenær under innvirkningen av sin egen vekt mellom valsen 16 og valsen 17. Ingen konvensjonelle strekk-kontroll-innretninger er egnet for å måle så lave strekk- eller spenningsnivåer.

Innretningen ifølge oppfinnelsen omfatter, i den utførelsesform som er vist i figur 1, fire detektorer di, d2, d3 og d4, anordnet i forskjellige høydenivåer som avgrenser et område gjennom hvilket arket 12 kan bevege seg. Disse detektorer er festet til en bærer 24 som er anbrakt mellom valsene 16 og 17. Hver av disse detektorer omfatter en sender og en mottager som arbeider sammen. Hver sender avgir en lysstråle bestående av pulser. Når denne strålen treffer filamentene i arket 12 blir noe av lyset samlet av den tilordnede mottaker. Informasjonen som mottas av hver mottaker omdannes separat ved hjelp av forsterkerne ai, a2, a3 og & 4 som sender et binærsignal til en kontroll. Denne kontroll har en kontroll-output (analog eller digital) som er forbundet med den eksterne hastighets-settende input i en frekvens-omformer for kontroll av motorene som driver trommelen 14. Kontrollen analyserer kontinuerlig den logiske tilstand for detektorene og regulerer, ved hjelp av et program, rotasjonshastigheten for tromlene 14 for å holde strekket eller spenningen i arket 12 på en minimumsverdi som antydet ved det følgende eksempel: når arket 12 er spent detekterer kun detektoren di dets nærvær; kontrollen noterer denne situasjon og gir motoren øket hastighet. Hvis arket 12 så når d2-nivået øker kontrollen motor-hastigheten mindre enn i det forutgående tilfellet. Hvis arkene når d3-nivået stabiliserer kontrollen motorenes hastighet. Hvis arket 12 blir ytterligere slakkere noterer detektoren d4 dets nærvær og kontrollen reduserer motorhastighetene, noe som har virkningen av å innta en lett forsinkelse med henblikk på oppviklingshastigheten for garnet 20 og å sette arket 12 under ny spenning. For å unngå akselerasjoner som kontinuerlig følges av décélerasjoner og omvendt kan programmet som styrer kontrollen omfatte tidskonstanter og akselerasjonene og décélerasjonene kan kvantifiseres.

Innretningen ifølge oppfinnelsen benyttes fortrinnsvis ved bruk av en spoleoppvikler omfattende flere spindler, av revolverhode-spoleoppviklertypen 23. Dette gjør det mulig å produsere suksessive pakker uten avbrudd for trekking av glassfilamentene og de termoplastiske, organiske filamenter.

Overføringsoperasjonen gjennomføres på i og for seg kjent måte: når pakken 21 når den ønskede størrelse blir garnet 20 ført bort fra den frie ende av spindelen 22 på hvilken den har vært viklet opp, spindelen 22a settes i rotasjon, revolverhodet 25 foretar en halv-rotasjon slik at spindelen inntar plassen til spindelen 22. Garnet 20 vikles så på den frie ende av spindelen 22a før den gjenopptar sin opprinnelige vei for å gi en ny pakke.

Denne overføring ledsages av brå variasjoner i hastigheten for arket 12 som kan være skadelig for den gode drift av installasjonen.

En første utførelsesform, vist i figurene 2A, 2B og 2C, muliggjør at disse variasjoner vesentlig kan reduseres. Figur 2A viser en trekkeinnretning 26 utstyrt med tre motordrevne tromler 27, 28 og 29 som fører med arket av termoplastiske filamenter 30. Figur 2B viser trekkeinnretningen 26 såvel som tromlene 27 og 28 hvorpå arket av filamenter 30 befinner seg i trekkeposisjon. De tre tromler er på de frie ender utstyrt med flenslignende anordninger 31 og 32. Den ikke viste trommel 29 er også utstyrt med en slik flens.

Helt fra begynnelsen av overføringsoperasjonen bringes arket 30 i kontakt med flensene som vist i figur 2C. Denne operasjon kan være resultatet enten av et lateralt skift av arket 30, ved hjelp av en ikke vist innretning, eller et lateralt skift av hele innretningen 26 montert på ikke viste sideveis-sleider. Arket 30 blir så kun ført med av filamentene 10 som trekkes.

Kontrollen, via en krets forbundet med oppvikleren 23, mottar informasjon hva angår start og slutt for overføringsoperasjonen. Signalet som tilsvarer operasjonsstart har virkningen av å slå av detektorene som detekterer nærværet av arket og å gi motorene som driver tromlene en rotasjonshastighetsinnstilling som er mindre enn den normale trekkehastighet. Signalet som tilsvarer slutten av overføringsoperasjonen har virkningen av å skru detektorene på igjen og å øke rotasjonshastigheten for tromlene til den normale trekkehastighet.

En andre utførelsesform av innretningen ifølge oppfinnelsen gjør det også mulig å redusere de plutselige variasjoner i hastigheten under overføringsoperasjonen. Denne andre utførelsesform er vist i figurene 3 A og 3B. Figur 3 A viser en trekkeinnretning 33 utstyrt med 5 motordrevne tromler 34, 35, 36, 37 og 38 som fører med arket av termoplastiske filamenter 39.1 denne innretning er, i drift, tromlene 34, 36 og 38 i høy posisjon arrangert alternerende med tromlene 35 og 37 i lav posisjon idet innretningen 40 for detektering av arket er i drift.

Figur 3B viser den samme innretning under overføringsoperasjonen.

Signalet tilsvarende start, av operasjonen, sendt til kontrollen, har virkningen å bevege tromlene 35 og 37 vertikalt langs glideveier 41 og 42. Ved slutten av denne vertikale bevegelse blir arkene 39 frigitt og berører kun den øvre del av tromlene 34, 36 og 38. Signalet som tilsvarer slutten av overføringsoperasjonen har virkningen av å bringe tromlene tilbake til de opprinnelige posisjoner. Som tidligere har disse signaler virkningene av å slå detekteringsinnretningen 40 først av og så på igjen og å gi motorene som driver tromlene forskjellige rotasjonshastigheter.

En tredje utførelsesform av innretningen ifølge oppfinnelsen muliggjør at de plutselige variasjoner i hastigheten under overføringsoperasjonen, kan reduseres. Denne tredje utførelsesform er vist i figurene 4A, 4B og 4C. Figur 4A viser en trekkeinnretning 43 utstyrt med to motordrevne tromler 44 og 45 montert på et revolverhode 46. Denne figur viser denne innretning i normal trekkeposisjon. En føringsvalse 47 er anbrakt oppstrøms innretningen for å øke kontaktbuen for arket av filamenter 48 med trommelen 44. Nedstrøms arbeider detekteringsinnretningen 49.

Figur 4b viser innretningen 43 under overføringsoperasjonen.

Signalet som tilsvarer starten av operasjonen, sendt til kontrollen, har virkningen av å dreie revolverhodet 46 for å frigi arket 48 fullstendig. Signalet som tilsvarer avsluttet overføringsoperasjon har virkningen av å dreie revolverhodet 46 i motsatt retning for å re-etablere tromlene 44 og 45 i de opprinnelige posisjoner.

I en variant er det mulig å gi revolverhodet 46 en mer begrenset rotasjon av arket med tromlene 44 og 45. Denne variant har fordelen av å redusere spenningene som induseres i arket 48 og gjør det mulig å bruke en serie trekkeinnretninger som vist i figur 4C. Installasjonen som vist i denne figur har tre innretninger 50, 51 og 52 montert i serie. Hver av disse innretninger omfatter to motordrevne tromler 53 der hvert trommelpar er montert på et revolverhode 54. Figur 4c viser installasjonen ved normal trekkeposisjon med en føringsvalse 55 oppstrøms innretningen 50 og en detekteringsinnretning 56 nedstrøms innretningen 53.

Driften av de tidligere innretninger, beskrevet i forbindelse med en overføringsoperasjon av kompositt-garnet fra en spindel til en annen, er den samme når det er spørsmål om å starte trekkingen av de organiske filamenter eller gjenoppstart av deres trekking hvis den av en eller annen grunn har vært avbrutt.

En eller flere tromler i trekkeinnretningene kan være utstyrt med oppvarmingselementer i stand til å bringe overflaten til en definert temperatur hvorved det er mulig at disse elementer kontrolleres individuelt for derved å være i stand til å regulere temperaturen til hvilken overflaten av hver trommel skal bringes, separat. Varmebehandlingen som arket av filamenter undergår under sin kontakt med overflaten av tromlene gjør det mulig å stabilisere, i det minste delvis, den strukturelle modifikasjon av polymeren som oppstår når trekkingen skjer til filamentform. I denne utførelsesform kan trekkehastigheten som gies de termoplastiske, organiske filamenter kun være lite større eller sågar være lik den til glassfilamentene med hvilke de skal kombineres.

Selv om krympefenomenet som opptrer i de termoplastiske, organiske filamenter reduseres eller sågar elimineres på grunn av denne varmebehandling, bibeholder innretningen for detektering av arkene alle sine fordeler fordi dens vesentlige funksjon er å holde spenningen på den laveste og mest mulig konstante verdi uansett hva trekkehastigheten er for arket.

Claims (17)

1. Innretning for fremstilling av et komposittgarn tildannet ved kombinasjon av en sammenføring av kontinuerlige glassfilamenter og kontinuerlige filamenter av et termoplastisk, organisk materiale omfattende, på den ene side, minst en første spinnedyse som mates med glass og hvis underflate er utstyrt med et antall dyseåpninger hvorfra det trekkes et antall glassfilamenter (10), og er forbundet med en belegningsinnretning (11) og, på den annen side, minst et ekstrudeirngshode omfattende en andre spinnedyse som mates med et smeltet, termoplastisk, organisk materiale (12), hvis underside er utstyrt med et antall dyseåpninger hvorfra det trekkes et antall organiske filamenter, og der hodet står i forbindelse med en trekkeinnretning bestående av minst to tromler (14) og med en venturi-innretning (18) som slynger de organiske filamenter inn i arket som dannes av glassfilamentene og midler, felles for begge spinnedysene, som muliggjør at komposittgarnet samles og trekkes, for eksempel ved hjelp av en oppvildingsinnretning som en spolevikler (23) tilveiebrakt med spindler, karakterisert ved en optisk innretning for detektering (di, d2, d3, d4) av arket (12) av termoplastiske filamenter som løper gjennom et definert område er anordnet mellom trommeltype-trekkeinnretningen og venturi-innretningen og der den optiske innretning er forbundet med en krets som kontrollerer rotasjonshastigheten for minst en av tromlene.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for detektering (di, d2, d3, d4) arket av termoplastiske filamenter (12) omfatter minst to detektorer anbrakt på en bærer ved forskjellige høyder som definerer grensene for et område hvori arkene kan bevege seg under trekkeoperasjonen av de termoplastiske filamenter.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at detektorene (di, d2, d3, d4) er anordnet kun på en side av arket (12) og hver er utstyrt med en sender i stand til å avgi en lysstråle og med en mottaker i stand til å motta minst en del av lyset som reflekteres av de termoplastiske filamenter som treffes av strålen.

4. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at detektorene (di, d2, d3, d4) består av en sender og en mottaker som er anordnet på hver side av arket (12) av termoplastiske filamenter og virker sammen i par.

5. Innretning ifølge krav 3 og 4, karakterisert ved at senderne avgir en lysstråle bestående av regulære pulser.

6. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til 5, karakterisert ved at mottakerne i detektorene (di, d2, d3, d4) via en forsterker (ai, a2, a3, a4), er forbundet med en kontroll hvis output er forbundet med kontroll-innretningen for motoren eller motorene som kontrollerer rotasjonshastigheten for tromlene (14).

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at kontrollen er forbundet med oppviklingsinnretningen (23) via en krets som transmitterer til den informasjonen hva angår start og slutt av overføringsoperasjonen av kompositt-garnet og gjenoppstartingsoperasjonen av trekkingen av de termoplastiske filamenter.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at kontrollen styres av et program som kontrollerer utkobling av detekteringsinnretningene, variasjonen i rotasjonshastigheten for tromlene (14) og ethvert skift av tromler ved start • og slutt av overføringsoperasjonen av komposittgarn eller av gjenoppstartings-operasjonene for trekking av de termoplastiske filamenter.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at den frie ende av tromlene (27, 28, 29) i trekkeinnretningen inkluderer en flens (31, 32) montert på akselen for hver av tromlene.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at trekkeinnretningen av trommeltypen (35, 37) er bevegelig og i stand til bevegelse sideveis nærmere mot og bort fra bevegelsesveien for arket (12) av termoplastiske filamenter.

11. Innretning ifølge krav 10, karakterisert ved at innretningen, under overføringsoperasjonen for termoplastisk garn eller under gjenoppstartingsoperasjonen for trekkingen av de termoplastiske filamenter, beveger seg bort inntil arket (12) av termoplastiske filamenter kommer i kontakt med flensene (31, 32) og så gjenopptar sin opprinnelige posisjon efter gjenoppstartingen eller overføringen.

12. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at tromlene (44, 45) i trekkeinnretningen er montert på minst et revolverhode i stand til dreining rundt en akse parallell med rotasjonsaksen for tromlene (44, 45).

13. Innretning ifølge krav 12, karakterisert ved at revolverhodet (46) under overføring eller gjenopp starting, roterer for å bevege tromlene (44, 45) bort fra arket (12) av termoplastiske filamenter ved oppstart av operasjonen og gjeninntar sin opprinnelige posisjon efter operasjonen.

14. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at tromlene (35, 37) i trekkeinnretningen er montert på en fast stand (33) der minst en av tromlene er i stand til å bevege seg loddrett på arket (12) av termoplastiske filamenter.

15. Innretning ifølge krav 14, karakterisert ved at minst en av tromlene (35, 37), under overførings- eller gjenoppstartingsoperasjonen, beveger seg bort fra arket (12) av termoplastiske filamenter ved oppstart av operasjonen og så gjeninntar sin opprinnelige posisjon efter operasjonen.

16. Innretning ifølge et hvilket som helst av kravene 9, 12 og 14, karakterisert ved at en eller flere av tromlene i trekkeinnretningen kan oppvarmes for å stabilisere strukturen av de termoplastiske filamenter.

17. Innretning ifølge krav 16, karakterisert ved at trekkeinnretningen omfatter flere tromler (14) utstyrt med oppvarmingsmidler idet hvert av disse er i stand til individuelt å kunne kontrolleres for å regulere temperaturen til hvilken overflatene for hver trommel heves, separat.