PL191282B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania pasma wlókna zespolonego z wlókien szklanych polegajacy na tym, ze za pomoca obrotowej powierzchni cia- gnacej wyciaga sie wlókna szklane usytuowane wzgledem siebie równolegle, które po okreslo- nym czasie przebywania na tej powierzchni ciagnacej odbiera sie z niej, przy czym wlókna szklane po ich odebraniu laczy sie i przemiesz- cza sie je w kierunku promieniowym od po- wierzchni ciagnacej, znamienny tym, ze two- rzy sie poduszke powietrzna, na której wlókna szklane opieraja sie sprezyscie wówczas, gdy zmienia sie kierunek ich przemieszczania. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, polegający na tym, że za pomocą obrotowej powierzchni ciągnącej wyciąga się włókna szklane usytuowane względem siebie równolegle, które po określonym czasie przebywania na tej powierzchni ciągnącej odbiera się z niej. Włókna szklane po ich odebraniu łączy się i przemieszcza się je w kierunku promieniowym od powierzchni ciągnącej.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, wyposażone w obrotową powierzchnię ciągnącą, w element odbierający, którego przedłużeniem jest skierowana w stronę przemieszczania włókien szklanych kierownica.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nrUS 2 621 444 znane jest urządzenie tego rodzaju. Włókna szklane wyciąga się za pomocą bębna ciągnącego, po czym oddziela się je od bębna za pomocą skrobaka. Między skrobak i bęben ciągnący jest wdmuchiwane powietrze, poprawiając skuteczność odsuwania włókien szklanych od bębna ciągnącego. Przed skrobakiem jest umieszczony dociskacz, wyposażony w regulowaną ściankę, ograniczającą szczelinę usytuowaną między nim i bębnem ciągnącym. Przez tę szczelinę muszą się przedostać włókna szklane zanim zostaną odsunięte od skrobaka. Za skrobakiem jest umieszczona kierownica, za którą znajduje się lejek zespalający włókna szklane równolegle do osi bębna ciągnącego. Podczas zmieniania kierunku przemieszczania włókna szklane są prowadzone wzdłuż ścianki kierownicy.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 36 34 904 znany jest inny sposób i urządzenie tego rodzaju. W tym przypadku włókna szklane po ich odsunięciu od bębna ciągnącego są wprowadzane do lejka przędzalniczego o osi równoległej do osi bębna ciągnącego. Lejek przędzalniczy jest zaopatrzony w powierzchnię ciągnącą. Z czołowego końca lejka przędzalniczego wyciąga się włókno zespolone, które później nawija się. Czas operacji jest zależny od kąta, na jakim włókno przylega do bębna, oraz od prędkości obrotowej bębna.

Jakkolwiek przy zastosowaniu znanej technologii do bębna ciągnącego powinny przylegać włókna ciągłe, to jednak w praktyce okazuje się, że wytworzone włókno zespolone zawiera włókna o długości ograniczonej do kilku centymetrów. W wyniku wirowania w lejku przędzalniczym przywierają one do siebie dobrze, jednakże wytrzymałość na rozerwanie wytworzonego tym sposobem włókna zespolonego jest zbyt ograniczona, zwłaszcza gdy takie włókno zespolone ma być zastosowane jako nić osnowowa. Celem przystosowania takiego włókna zespolonego do wykorzystania jako nici osnowowej konieczne jest zastosowanie dodatkowych drogich operacji przetwórczych.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas sposobów, zwłaszcza sposobu wytwarzania pasma włókna zespolonego, które może zostać wykorzystane jako nić osnowowa.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie sposobu wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, przy czym przy zastosowaniu tego sposobu tworzy się poduszkę powietrzną, na której włókna szklane opierają się sprężyście wówczas, gdy zmienia się kierunek ich przemieszczania.

Przy zastosowaniu sposobu według wynalazku wytwarza się tak zwaną przędzę bezpośrednią. Duża ilość włókien szklanych leżących równolegle na bębnie jest, jak w innych technologiach tego typu, oddzielana od bębna. Odpada jednak stosowane dotychczas wirowanie włókien. Podczas wykonywania tej operacji wirowania następowało największe łamanie się włókien. Włókna zespala się w kierunku równoległym do osi bębna ciągnącego. Powstała wiązka włókien nie jest przemieszczana równolegle, lecz prostopadle do osi bębna ciągnącego. Włókna szklane uzyskiwane z wanny topliwej i przepustów i trafiają z tyłu na bęben ciągnący, a po odsunięciu od niego są dalej przemieszczane w kierunku od bębna, prostopadle do jego osi obrotu. Uzyskuje się wiązkę włókien o strukturze włókien ciągłych. Jeżeli nawet w rzeczywistości nie są to włókna ciągłe, to włókno zespolone ma znacznie większą wytrzymałość niż w przypadku włókien o ograniczonej długości, wytwarzanych przy zastosowaniu sposobu według wymienionego opisu patentowego nr DE 36 34 904. Poza tym uzyskuje się włókno zespolone bardzo gęste. Jakość przędzy bezpośredniej wytworzonej przy zastosowaniu sposobu według wynalazku dorównuje jakości przędzy wytwarzanej przy zastosowaniu sposobu Rovinga. Na przędzę wytwarzaną przy zastosowaniu sposobu Rovinga jest nakładana powłoka wilgotna, której składnik wodny przed nawinięciem przędzy na szpulę musi zostać wysuszony. Pozostaje jednak zawsze pewna ilość wody w przędzy nawiniętej na szpulę wytworzonej przy zastosowaniu sposobu Rovinga. Ta niedogodność nie występuje w przypadku zastosowania sposobu według wynalazku,

PL 191 282 B1 gdyż technologia polega na zastosowaniu operacji prowadzonych w całkowicie suchym środowisku. Włókna szklane nie przylegają do ścianek elementów urządzenia, są natomiast podtrzymane poduszką powietrzną.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że zmienia się kierunek przemieszczania włókien szklanych o taki kąt i na łuku o takim promieniu, że łamie się nie więcej włókien szklanych niż przewidziana wstępnie ich ilość. Taka przewidziana wstępnie ilość włókien szklanych może zostać określona statystycznie. Zostaje jeszcze bardziej podwyższona wytrzymałość przędzy. Jeżeli przykładowo przynajmniej 50%, względnie 70% włókien szklanych nie zostaje złamanych, to uzyskuje się przędzę o stosunkowo dużym udziale długich włókien.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że dokonuje się zwierania zespolonych włókien szklanych. Zwieranie może być wykonywane przykładowo za pomocą wirowania strumieniem powietrza. Zostaje jeszcze bardziej podwyższona wytrzymałość przędzy. W wyniku przeprowadzenia operacji zwierania tworzy się wiązka włókien szklanych, stanowiąca przędzę bezpośrednią, której poszczególne włókna nie są ułożone równolegle, lecz jest to już włókno zespolone, które może zostać nawinięte na szpulę.

Po zespoleniu włókien szklanych wykonuje się korzystnie ich preparację przędzalniczą. Operacja preparacji przędzalniczej może zostać przeprowadzona również przed, względnie podczas operacji zwierania włókien szklanych. Preparacja powoduje poprawienie własności ślizgowych przędzy.

Zespalania włókien szklanych dokonuje się korzystnie za pomocą kierowanego strumienia powietrza. Poszczególne włókna szklane są przeprowadzane przez części urządzenia bez stykania się zjego elementami. Zmniejsza to znacznie możliwość uszkodzenia włókien. Do prowadzenia strumienia powietrza są niezbędne ścianki kierujące, względnie kanały kierujące. W strumieniu powietrza włókna szklane są zawieszone, względnie pływają.

Poza operacją zespalania włókien szklanych korzystnie przemieszcza się je w jednej tylko płaszczyźnie. Ograniczona jest dzięki temu możliwość zmiany kierunku przemieszczania się włókien szklanych, oraz łamania się tych włókien. Prowadzenie włókien szklanych jest uproszczone. Im mniej jest zmian kierunku przemieszczania się włókien szklanych tym większa może zostać uzyskana wydajność wytwarzania przędzy.

Do wytwarzania pasma włókna zespolonego stosuje się korzystnie szkło typu C. Stosowanie sposobu według wynalazku umożliwia uzyskanie przędzy porównywalnej z przędzą wytwarzaną ze szkła typu E, natomiast zastosowany surowiec jest znacznie tańszy.

Celem wynalazku jest również opracowanie konstrukcji takiego urządzenia do wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, które wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas urządzeń.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie konstrukcji urządzenia, w którym kierownica przynajmniej na pewnym swym odcinku jest zaopatrzona w część lejkowatą.

To rozwiązanie umożliwia utworzenie wiązki włókien szklanych z przemieszczających się równolegle na bębnie ciągnącym włókien bez ich wirowania. Wiązka włókien szklanych może wówczas zostać przemieszczona w kierunku promieniowym od bębna do przodu. Jeżeli konieczna jest zmiana kierunku przemieszczania włókien, to może to następować, pomijając operację zespalania włókien, w jednej płaszczyźnie. Włókna szklane, podczas zmiany kierunku ich przemieszczania, nie przylegają do powierzchni elementów urządzenia. Włókna szklane są w stanie zawieszonym w strumieniu powietrza. Ponieważ w rejonie zmiany kierunku przemieszczania się włókien szklanych zastosowany jest rejon zatokowy kierownicy, to podczas zmiany kierunku przemieszczania się włókien szklanych powstaje grubsza jeszcze poduszka powietrzna, a włókna szklane są lepiej na niej oparte. Zapewnia ona również lepszą amortyzację w przypadku występowania zmian prędkości przemieszczania się włókien szklanych.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku kierownica jest zaopatrzona w część odchylającą, stanowiąca przedłużenie elementu odbierającego. Ta część odchylająca zmienia kierunek włókien szklanych nie więcej niż o 120°. Mały kąt zmiany kierunku przemieszczania włókien szklanych nie powoduje w tym rozwiązaniu konstrukcyjnym powstania znaczącego niebezpieczeństwa łamania włókien szklanych. Można wytwarzać przędzę stabilną o dużej wytrzymałości.

Promień łuku zmieniających kierunek włókien szklanych jest korzystnie większy od promienia zagięcia, przy zastosowaniu którego łamie się określona wstępnie ilość włókien szklanych. Im mniejszy jest ten promień tym większe jest niebezpieczeństwo łamania włókien szklanych. Odwrotnie, łagodnie dokonywana zmiana kierunku przemieszczania włókien szklanych zmniejsza niebezpieczeństwo łamania włókien szklanych.

PL 191 282B1

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku za kierownicą, w kierunku przemieszczania włókien szklanych, jest umieszczone urządzenie przetwórcze do dalszego przetwarzania przędzy, którym może być urządzenie zaciskające, zawirowujące, teksturujące, względnie prosta dysza powietrzna. Przetworzona przędza może zostać w większym, względnie w mniejszym zakresie zastosowana jako nitka osnowy.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku do wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, w schematycznym widoku perspektywicznym, a fig. 2 - urządzenie według fig. 1, w schematycznym widoku z boku.

Urządzenie 1do wytwarzania tak zwanej przędzy bezpośredniej 2 włókna zespolonego jest wyposażone w tak zwany przepust 3, czyli małe wanny topliwne szkła, w postaci przykładowo filier, w których dnie są umieszczone dysze, względnie ustniki, z których wypływają włókna szklane 4. Włókna szklane 4 trafiają w znany sposób na powierzchnie tylną bębna ciągnącego 5. Powierzchnia 6 bębna ciągnącego 5, podczas jego obrotu w kierunku 7, tworzy obrotową powierzchnie ciągnącą. Włókna szklane 4 przylegają do powierzchni 6 bębna ciągnącego 5 i wyciągają się. Po przemieszczeniu się o określony kąt włókna szklane 4 zostają odebrane z powierzchni 6 bębna ciągnącego 5 za pomocą elementu odbierającego 8, przykładowo skrobaka.

Skrobak w rzeczywistości nie przylega bezpośrednio do włókien szklanych 4 i powierzchni 6 bębna ciągnącego 5, jak to przedstawia fig. 1. Włókna szklane 4są usytuowane obok siebie i równolegle względem siebie, na powierzchni 6 bębna ciągnącego 5. Skrobak oddziela od powierzchni 6 bębna ciągnącego 5 przylegającą do niej warstwę powietrza, a wraz z nią i włókna szklane 4.

Odebrane z powierzchni 6 bębna ciągnącego 5 włókna szklane trafiają do kierownicy 9. W kierownicy 9 włókna szklane 4 trafiają najpierw na część odchylającą 10, w rejonie której ich kierunek przemieszczania zmienia się o nieco więcej niż 90°. Włókna szklane 4, podczas ich przemieszczania wzdłuż powierzchni 6 bębna ciągnącego 5, poruszają się zasadniczo na płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu bębna ciągnącego 5. Zmiana kierunku przemieszczania włókien szklanych 4 w części odchylającej 10 kierownicy 9 następuje w tej samej płaszczyźnie. Jest to rozwiązanie odmienne od omówionego w niemieckim opisie patentowym nr DE 36 34 904, gdyż w tym rozwiązaniu zmiana kierunku włókien szklanych odbywa się w kierunku równoległym do osi obrotu bębna ciągnącego.

Małe boczne odchylenie kierunku przemieszczania włókien szklanych jest w tym przypadku nie do uniknięcia. To małe boczne odchylenie kierunku włókien jest konieczne, by zespolić ze sobą włókna w kierunku równoległym do osi obrotu 11 bębna ciągnącego 5. W tym celu kierownica 9 jest zaopatrzona w część lejkowatą 12, której ścianki boczne 13, 14 zbiegają się w kierunku przemieszczania włókien szklanych 4.

Powietrze, które zostaje oddzielone od powierzchni bębna ciągnącego 5 za pomocą skrobaka elementu odbierającego 8, trafia do kierownicy 9. W części odchylającej 10 kierownicy 9 strumień powietrza zostaje odchylony w kierunku do przodu, a w części lejkowatej 12 zostaje zwężony. Powietrze jest w rejonach bocznych części lejkowatej 12 przyspieszane. Taki sposób prowadzenia strumienia powietrza ma dwa skutki. Po pierwsze służy do tego, by zbliżyć do siebie dużą ilość równolegle przemieszczanych włókien szklanych 4 i zespolić je ze sobą z określoną siłą. Jest to szczególnie korzystne w okresie rozruchu urządzenia 1. Jak tylko uzyska się wiązkę 18 włókna zespolonego, można ją skierować na nawijarkę 15 i nawijać jąpod pożądanym napięciem.

Cześć odchylająca 10 kierownicy 9 jest zaopatrzona w poduszkę powietrzną w rejonie zatokowym16 kierownicy 9. Powstaje tam rejon podwyższonego ciśnienia powodującego, że włókna szklane 4 nie są dociskane do górnej ścianki kierownicy 9. Dzięki temu podczas eksploatacji urządzenia włókna szklane 4 nie są dociskane do górnej ścianki kierownicy 9 lecz, jak to przedstawiono na rysunku, są odchylane od ścianki kierownicy 9 na jej dolnym końcu, a nawet jeszcze nieco przed kierownicą 9.

Za kierownicą 9 jest usytuowane urządzenie przetwórcze 17, którym może być urządzenie zaciskające, zawirowujące, teksturujące, względnie prosta dysza powietrzna. Dzięki dostosowaniu prędkości obwodowej bębna ciągnącego 5 do prędkości wyciągania nawijarki 15 można uzyskać regulację wydajności urządzenia do wytwarzania przędzy. Jeżeli obie te prędkości są sobie równe, to uzyskuje się bardziej zwartą przędzę niż w przypadku gdy prędkość obwodowa bębna ciągnącego 5 jest większa od prędkości wyciągania nawijarki 15.

W każdym przypadku kierownica 9 zapewnia, że przędza składa się z zespolonych włókien szklanych, które co prawda nie zawierają włókien szklanych o matematycznie określonej długości, zawierają jednak włókna szklane o długości przekraczającej wielokrotnie długość włókien łamanych. Dzieje się to również dzięki temu, że sposób zmiany kierunku włókien w części odchylającej 10 kiePL 191 282 B1 rownicy 9 oszczędza włókna. Oprócz zastosowania stosunkowo małego kąta, na którym przemieszczają się włókna, został zastosowany również tak duży promień drogi przemieszczania włókien, że niebezpieczeństwo łamania się włókien jest małe.

Za urządzeniem przetwórczym 17 może być umieszczone dodatkowe urządzenie 19 do preparacji przędzalniczej, przy czym to urządzenie 19 może być umieszczone ewentualnie przed urządzeniem przetwórczym 11, względnie może stanowić jego część, jeżeli urządzenie przetwórcze 17 ma postać dyszy. Zależy to od zastosowanego sposobu nanoszenia preparacji.

Jako szkło można zastosować szkło typu C, które jest stosunkowo tanie. Wówczas uzyskuje się przędzę typu 2, której wytrzymałość jest porównywalna z przędzą wytwarzaną ze szkła typu E.

W urządzeniu według wynalazku włókna szklane nie są w kierownicy wirowane, są natomiast łączone w wiązki włókien, o strukturze przędzy z włókien ciągłych. Przędza taka zachowuje się jak przędza z ciągłych włókien szklanych. Jest to materiał bardzo ścisły. W przeciwieństwie do sposobu Rovinga odpada operacja suszenia. Wytworzona przy zastosowaniu sposobu według wynalazku przędza może być użyta jako przędza osnowowa w tkaninach, względnie w dzianinach. Przędza wstępna z włókna łamanego, jeżeli miałaby być zastosowana jako przędza osnowowa musiałaby zostać skręcona, co oznaczałoby konieczność zastosowania dodatkowej operacji.

Przędza typu 2 ma wytrzymałość, której wartość mieści się między wytrzymałością przędzy z włókna łamanego, a wytrzymałością przędzy z włókna ciągłego. W urządzeniu przetwórczym 17 można uzyskać dodatkowe wzmocnienie przędzy. Optycznie przędza typu 2 jest podobna do przędzy wytwarzanej przy zastosowaniu sposób Rovinga, względnie do przędzy teksturowanej. Wydajność wytwarzania przędzy przy zastosowaniu sposobu według wynalazku jest stosunkowo duża i wynosi do 1600 m/min.

Oczywiście w ramach wynalazku może być również stosowane szkło typu E.

Claims (11)

1. Sposób wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych polegający na tym, że za pomocą obrotowej powierzchni ciągnącej wyciąga się włókna szklane usytuowane względem siebie równolegle, które po określonym czasie przebywania na tej powierzchni ciągnącej odbiera się z niej, przy czym włókna szklane po ich odebraniu łączy się i przemieszcza się je w kierunku promieniowym od powierzchni ciągnącej, znamienny tym, że tworzy się poduszkę powietrzną, na której włókna szklane opierają się sprężyście wówczas, gdy zmienia się kierunek ich przemieszczania.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zmienia się kierunek przemieszczania włókien szklanych o taki kąt i na łuku o takim promieniu, że łamie się nie więcej włókien szklanych niż przewidziana wstępnie ich ilość.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dokonuje się zwierania zespolonych włókien szklanych.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po zespoleniu włókien szklanych wykonuje się ich preparację przędzalniczą.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że zespalania włókien szklanych dokonuje się za pomocą kierowanego strumienia powietrza.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że poza operacją zespalania włókien szklanych przemieszcza się je w jednej tylko płaszczyźnie.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytwarzania pasma włókna zespolonego stosuje się szkło typu C.

8. Urządzenie do wytwarzania pasma włókna zespolonego z włókien szklanych, wyposażone w obrotową powierzchnię ciągnącą, w element odbierający, którego przedłużeniem jest skierowana w stronę przemieszczania włókien szklanych kierownica, znamienne tym, że kierownica (9) przynajmniej na pewnym swym odcinku jest zaopatrzona w część lejkowatą (12).

9. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że kierownica (9) jest zaopatrzona w część odchylającą (10), stanowiącą przedłużenie elementu odbierającego (8), przy czym ta część odchylająca (10) zmienia kierunek włókien szklanych nie więcej niż o 120°.

10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że promień łuku zmieniających kierunek włókien szklanych jest większy od promienia zagięcia, przy zastosowaniu którego łamie się określona wstępnie ilość włókien szklanych.

PL 191 282B1

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że za kierownicą (9), w kierunku przemieszczania włókien szklanych, jest umieszczone urządzenie przetwórcze (17) do dalszego przetwarzania przędzy.