專利名稱：用于制造模制件的混合紗線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造模制件的混合紗線，所述模制件具有熱塑性基體和嵌入 其中的強(qiáng)化纖維。
背景技術(shù)：
紗線通常理解為一種索狀的纖維束，它的纖維因扭轉(zhuǎn)而被加強(qiáng)?；旌霞喚€在這里 是指一種包括至少兩種不同種類的纖維的紗線。另外，已知適用于制造具有熱塑性基體和 嵌入其中的強(qiáng)化纖維的模制件的特定混合紗線。模制件在這里被理解為工件，它在制造完 成后保持通過所述制造方法規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)型。
在一種已知的用以制造這種模制件的方法中，包括熱塑性基體纖維和強(qiáng)化纖維的 混合紗線首先加工成織物平面產(chǎn)品。所述強(qiáng)化纖維在這里比所述熱塑性基質(zhì)纖維具有更高 的特定的抗拉強(qiáng)度和更高的熔化溫度或分解溫度。該織物平面產(chǎn)品然后嵌入到造型工具 中，例如壓型機(jī)中，并且加熱，從而所述熱塑性基體纖維，但不是所述強(qiáng)化纖維，熔化，由此 所述原始離散的熱塑性基體纖維首先形成具有嵌入的強(qiáng)化纖維的均一的熱塑性液體，它通 過所述造型工具得到預(yù)先給定的形狀。在冷卻和固化后，現(xiàn)在加強(qiáng)的熱塑性基體纖維構(gòu)成 一個(gè)均一的熱塑性基體，其中嵌入有所述強(qiáng)化纖維。
通過所述熱塑性基體和強(qiáng)化纖維的相互作用形成模制件，它的機(jī)械性能優(yōu)于所述 兩個(gè)組分的性能。特別是獲得了特別良好的強(qiáng)度和重量比例。雖然如此，仍存在進(jìn)一步改 進(jìn)模制件的需求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種混合紗線，它能夠制造改進(jìn)的、具有熱塑性基體和嵌 入其中的強(qiáng)化纖維的模制件。
這個(gè)任務(wù)通過開頭部分所述類型的混合紗線解決，它包括一個(gè)核芯和一個(gè)包層， 所述核芯主要由在所述混合紗線的縱向方向上直線布置的人造短纖維構(gòu)成，并且所述包層 主要由螺旋線形地圍繞所述核芯纏繞的人造短纖維構(gòu)成，其中，所述構(gòu)成核芯的人造短纖 維和所述構(gòu)成包層的人造短纖維分別由熱塑性基體纖維和強(qiáng)化纖維的緊密混合物構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的混合紗線包括一個(gè)核芯和一個(gè)圍繞所述核芯布置的包層。所述核芯 和包層都至少主要由人造短纖維構(gòu)成。所述人造短纖維在這里應(yīng)理解為單一纖維，但它的 長度受到限制。所述包層在這里每長度單位具有的人造短纖維的量能夠大到使得所述包層 構(gòu)成一個(gè)封閉的層，所述核芯的人造短纖維完全被該封閉的層覆蓋。但在所述包層中每長 度單位設(shè)置的人造短纖維的量能夠小到使得所述核芯的人造短纖維通過所述包層的人造 短纖維之間的中間空隙至少部分地保持可見。
由包含人造短纖維的混合紗線制成的模制件在與所述紗線的縱向方向成直角的 方向上比用連續(xù)纖維，也稱作單纖維構(gòu)成的混合紗線制成的模制件具有更高的強(qiáng)度。特別 地，在模制件中改善了各個(gè)層的內(nèi)聚性，所述模制件是用以層方式布置的織物平面產(chǎn)品制成的。
此外，所述利用人造短纖維構(gòu)成的混合紗線比所述利用連續(xù)纖維構(gòu)成的混合紗線 具有更小的空腔部分，這減小了在所述模制件成型時(shí)，即在所述織物平面產(chǎn)品固化時(shí)產(chǎn)生 不希望的氣泡的危險(xiǎn)。所述模制件的強(qiáng)度以這種方式得到改善。
進(jìn)一步地，由包含人造短纖維的混合紗線制成的織物平面產(chǎn)品比用單纖維構(gòu)成的 它的懸垂物更好地被覆蓋(drapieren)。由此使所述織物平面產(chǎn)品容易無折疊地嵌入到所 述造型工具中，同時(shí)降低了損害所述織物平面產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)。以這種方式，所述模制件 的制造成本被降低。另外，能夠用織物平面產(chǎn)品制造復(fù)雜造型的模制件，因?yàn)樗隹椢锲矫?產(chǎn)品可更好地緊貼在所述造型工具的輪廓上。
進(jìn)一步地，通過使用人造短纖維降低了在所述繼續(xù)加工時(shí)，尤其是在覆蓋時(shí)起褶 皺的危險(xiǎn)。這對后來的模制件的強(qiáng)度又是有利的。
現(xiàn)在通過用人造短纖維構(gòu)成所述混合紗線的核芯和包層，能夠最大程度地利用所 提到的、通過使用人造短纖維所獲得的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)一步地，所述核芯的人造短纖維在所述混合紗線的縱向方向上的直線布置的作 用在于使得所述后來的模制件在所述混合紗線的縱向方向上可能比使用常規(guī)混合紗線制 成的模制件具有更高的強(qiáng)度，尤其是更高的抗拉強(qiáng)度，在所述用常規(guī)混合紗線制成的模制 件中，所述紗線在整個(gè)橫截面上扭轉(zhuǎn)。它的原因在于在所述模制件中，所述強(qiáng)化纖維的主要 部分，即所述混合紗線的核芯的強(qiáng)化纖維，在所述混合紗線的縱向方向上相互平行地延伸。
如果現(xiàn)在將所述混合紗線如此地布置在織物平面產(chǎn)品中，以使得它的縱向方向與 所述后來的模制件的主負(fù)荷方向至少以部段方式相一致，則所述模制件能夠更好地承受機(jī) 械負(fù)荷。以這種方式能夠改善所述模制件的機(jī)械負(fù)載容量與重量的比例。
雖然根據(jù)本發(fā)明的混合紗線本身在一定的條件下(旋轉(zhuǎn)系數(shù)，紗線細(xì)度等)比對 應(yīng)的、紗線在整個(gè)橫截面上均勻地旋轉(zhuǎn)的混合紗線具有更小的強(qiáng)度，當(dāng)然這是第二位的，因 為所述模制件的強(qiáng)度另外還通過所述熱塑性基體纖維的固化被提高，因而基本上不依賴于 所述混合紗線的強(qiáng)度。所述混合紗線的強(qiáng)度當(dāng)然必須至少很高以使得能夠?qū)椢锲矫娈a(chǎn)品 繼續(xù)加工，進(jìn)而對模制件繼續(xù)加工。在根據(jù)本發(fā)明的混合紗線中，通過將所述構(gòu)成包層的人 造短纖維螺旋線形地圍繞所述核芯纏繞，并因而扭轉(zhuǎn)，從而保證該必需的強(qiáng)度。
與用連續(xù)纖維構(gòu)成的混合紗線制成的模制件適當(dāng)?shù)貙Ρ龋霭诎鼘又械膹?qiáng) 化纖維在這里在其中散開的混合紗線的縱向方向成直角的方向上改善了所述后來的模制 件的強(qiáng)度。由此在用以分層方式布置的織物平面產(chǎn)品制成的模制件中進(jìn)一步改善了各個(gè)層 的內(nèi)聚性。
如同所述構(gòu)成包層的人造短纖維，所述構(gòu)成核芯的人造短纖維相應(yīng)地由熱塑性基 體纖維和強(qiáng)化纖維的緊密混合物構(gòu)成。不同種類的纖維的緊密混合物在這里理解為在單纖 維的平面上基本上均勻的混合物。這意味著所述不同種類的纖維充分混合，以至于基本上 不出現(xiàn)成組的唯一的同種類纖維。所述緊密混合物在這里能夠在實(shí)際上形成所述混合紗線 之前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。在這里，使用人造短纖維容易制造均勻的混合物，這例如可用紡織準(zhǔn)備機(jī) 器，例如用混合機(jī)或者折疊延伸裝置(doublierstrecke)來制造。
通過使用緊密的混合物保證在使用所述混合紗線制造的織物平面產(chǎn)品中均勻地 分布所述熱塑性基體纖維和強(qiáng)化纖維。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)在所述熱塑性基體纖維熔化時(shí)完全潤濕所述強(qiáng)化纖維，從而在后來的模制件中，通過改善的材料緊密結(jié)合的連接使所述 熱塑性基體和強(qiáng)化纖維之間的相互作用達(dá)到最大，因而實(shí)現(xiàn)一種在機(jī)械負(fù)荷容量大同時(shí)重 量小的模制件。
按照本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案，所述強(qiáng)化纖維在所述緊密混合物中所占的體積份額 為至少40%，優(yōu)選至少45%，特別優(yōu)選至少50%。由此可能用所述混合紗線制造具有特別 高強(qiáng)度的模制件。
根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)方案，所述熱塑性基體纖維在所述緊密混合物中所占的體 積份額為至少20%，優(yōu)選至少30%，特別優(yōu)選至少35%。以這種方式保證所述強(qiáng)化纖維在 所述熱塑性基體纖維固化后分別完全由所述熱塑性基體纖維環(huán)繞，這改善了由所述熱塑性 基體和強(qiáng)化纖維構(gòu)成的材料緊密結(jié)合的連接，進(jìn)而得到所述模制件的機(jī)械性能。
根據(jù)本發(fā)明的有效的改進(jìn)方案，所述構(gòu)成核芯的人造短纖維和所述構(gòu)成包層的人 造短纖維與關(guān)于它們的所述緊密混合物相一致。這意味著一方面，所述熱塑性基體纖維在 所述核芯所占的份額等于所述熱塑性基體纖維在所述包層所占的份額，并且另一方面，所 述強(qiáng)化纖維在所述核芯所占的份額等于所述強(qiáng)化纖維在所述包層所占的份額。此外，在所 述核芯中和在所述包層中的所述熱塑性基體纖維關(guān)于它的材料和它的尺寸相一致，在所述 核芯中和在所述包層中的所述強(qiáng)化纖維亦然。以這種方式簡化所述模制件的制造，因?yàn)樗?述核芯和所述包層可用輸出混合物制造。另外能夠保證在后來的模制件中均勻地構(gòu)造所述 熱塑性基體，得到它的機(jī)械性能。
根據(jù)本發(fā)明的有效的改進(jìn)方案，所述熱塑性基體纖維在所述混合紗線中所占的體 積份額和所述強(qiáng)化纖維在所述混合紗線中所占的體積份額的總和為至少90%，優(yōu)選至少 95%，特別優(yōu)選至少98%。以這種方式，能夠制造強(qiáng)度特別良好但重量小的模制件。所述剩 余的體積份額能夠分配在例如鑄型涂料或增附劑。在這里，鑄型涂料理解為典型的粘稠涂 層，其尤其在繼續(xù)加工織物平面產(chǎn)品時(shí)防護(hù)所述混合紗線免受機(jī)械影響。而且增附劑理解 為一種在所述熱塑性基體熔化和冷卻時(shí)改進(jìn)在基體和強(qiáng)化纖維之間形成的材料緊密結(jié)合 的連接的涂層。
按照本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案，所述構(gòu)成核芯的人造短纖維和/或所述構(gòu)成包層 的人造短纖維的長度為至少2. 5cm,優(yōu)選至少5cm,特別優(yōu)選至少IOcm和/或最高25cm,優(yōu) 選最高20cm，特別優(yōu)選最高15cm。這種人造短纖維導(dǎo)致模制件特別堅(jiān)固。此外，這種人造 短纖維還能夠用通用的機(jī)器制造和繼續(xù)加工。
按照本發(fā)明的有效的改進(jìn)方案，所述熱塑性基體纖維的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力是 至少20cN/tex,優(yōu)選至少30cN/tex,特別優(yōu)選至少50cN/tex。所述最大拉力在這里是指一 根纖維恰恰還沒有被扯斷時(shí)的拉力。以這種方式，所述基體能夠吸收在制成的模制件中尤 其在與強(qiáng)化纖維鄰近成直角處出現(xiàn)的機(jī)械負(fù)荷，這進(jìn)一步改善了所述模制件的負(fù)荷容量， 所述基體的特定的最大拉力與所述熱塑性纖維的細(xì)度相關(guān)的最大拉力相一致。
根據(jù)本發(fā)明的有效的改進(jìn)方案，所述熱塑性基體纖維包括聚氨酯纖維(尤其是用 PU制成的纖維)，聚酰胺纖維(尤其是用PA制成的纖維)，聚醚酮纖維(尤其是用PAEK以 及用它的衍生物，尤其是PEEK，PEK, PEEEK, PEEKEK, PEKK,制成的纖維)，聚丙烯纖維(尤其 是用PP制成的纖維)，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯纖維(尤其是用ABS制成的纖維)和/或 聚酯纖維(尤其是用PES及其衍生物，尤其是PBT，PC，PET, PEN制成的纖維)。這種材料尤其滿足對于它的強(qiáng)度的要求，并且能夠廉價(jià)地且良好地制造。
根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)方案，所述熱塑性基體纖維是用一種單一材料構(gòu)成的。以 這種方式在制成的模制件中以簡單的方式形成均勻的熱塑性基體，改善了它的機(jī)械性能。
按照本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述強(qiáng)化纖維的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力為至少 100cN/tex,優(yōu)選至少150cN/tex,特別優(yōu)選至少200cN/tex。以這種方式由此制成的模制件 尤其在纖維方向上能夠吸收特別高的機(jī)械負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述強(qiáng)化纖維包括玻璃纖維，碳纖維和/或芳香物 聚酰胺纖維。這種材料滿足所述強(qiáng)化纖維尤其對于強(qiáng)度的要求，并且還能夠廉價(jià)地且良好 地加工。它也能夠使用其他的高模量纖維(Hochmodulfasern)。
根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)方案，所述強(qiáng)化纖維是用一種單一材料構(gòu)成的。以這種方 式，對強(qiáng)化纖維適用的材料的性能得到盡可能地利用。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述混合紗線的旋轉(zhuǎn)系數(shù)a m為最高200，優(yōu)選最高 170，特別優(yōu)選最高150，和/或最小70，優(yōu)選最小90，特別優(yōu)選最小110。所述旋轉(zhuǎn)系數(shù)a m 根據(jù)下式得到，
a m = T/Nm1/2,
式中，T表示每米紗線長度的轉(zhuǎn)速，Nm1/2表示用所述米制紗線數(shù)得到的根數(shù)。在所 述的范圍中，所述混合紗線通常具有良好的強(qiáng)度，這使得所述包層中的人造短纖維在全部 人造短纖維中所占的份額保持很小。反過來講，所述核芯中人造短纖維在全部人造短纖維 中所占的份額被提高，這對所述后來的模制件的強(qiáng)度是有用的。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述混合紗線的總纖度(Gesamttiter)為至少 IOOdtex,優(yōu)選至少150dtex,特別優(yōu)選至少200dtex,和/或最高15000dtex,優(yōu)選最高 12000dtex,特別優(yōu)選最高lOOOOdtex。其總纖度位于所述范圍內(nèi)的混合紗線尤其適用于制 造織物平面產(chǎn)品。因而它一般具有所述繼續(xù)加工所要求的強(qiáng)度。盡管如此，由此獲得的織 物平面產(chǎn)品也能夠制造薄壁模制件。如果應(yīng)制造厚壁模制件，則能夠分層地布置多個(gè)這樣 獲得的織物平面產(chǎn)品并且尤其是被固化在一起。具有這種總纖度的混合紗線還在通用紡織 機(jī)器上被加工。
根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)方案，所述構(gòu)成包層的人造短纖維占所述人造短纖維的份 額為至少2 %，優(yōu)選至少5 %，特別優(yōu)選至少15 %和/或最高45 %，優(yōu)選最高35 %，特別優(yōu)選 最高25 %。在所述范圍內(nèi)，所述混合紗線一般具有對于所述繼續(xù)加工足夠的強(qiáng)度，同時(shí)它具 有高份額的人造短纖維，進(jìn)而核芯中具有強(qiáng)化纖維的高份額，從而由此可制造特別穩(wěn)定的 模制件。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述卷曲坡度(Kringelneigung)為最高2001/m,優(yōu) 選最高1801/m，特別優(yōu)選最高1601/m。所述卷曲坡度是指在所述紗線在一圈上自由地懸掛 在兩點(diǎn)之間時(shí)，在紗線繞緊時(shí)因紗線旋轉(zhuǎn)而引起紗線傾斜。為了測量所述卷曲坡度，可使用 例如500_長的紗線部段，它的紗線端部被夾住，使得所述紗線部段布置成水平的。能夠?qū)?重物懸置于中心，并且所述紗線端部彼此相向地運(yùn)動。所述重物開始轉(zhuǎn)動并且所述轉(zhuǎn)動能 夠利用光電耦合對進(jìn)行計(jì)數(shù)，至少它返回到所述轉(zhuǎn)動方向上。對10次測量的數(shù)值進(jìn)行估值 并且輸出為測量值。具有所述卷曲坡度值的混合紗線尤其能夠良好地僅需加工。特別地， 由此制造的織物平面產(chǎn)品能夠簡單且無褶皺地嵌入到一個(gè)造型工具中。
根據(jù)本發(fā)明的特別有利的改進(jìn)方案，所述混合紗線利用空氣紡織方法制造。在空 氣紡織方法中，一束基本上不扭轉(zhuǎn)的紗線束一直延伸到期望的細(xì)度，并且通過空氣流輸送， 該空氣流向所述延伸的紗線束提供摻雜線。在這里，所述延伸的紗線束的外部紗線比所述 內(nèi)部紗線基本上更強(qiáng)力地扭轉(zhuǎn)。在使所述延伸的紗線束繼續(xù)前行時(shí)，所述摻雜線松開，其 中，所產(chǎn)生的紗線的核芯使其旋轉(zhuǎn)實(shí)際上完全消失。反之，在所述紗線的包層中殘留結(jié)合所 述紗線的耐用的旋轉(zhuǎn)。這樣獲得的紗線具有高的均勻性。
所述根據(jù)本發(fā)明的混合紗線現(xiàn)在能夠簡單地被制造，其方法是通過一個(gè)空氣紡織 裝置供給由熱塑性基體纖維和強(qiáng)化纖維的緊密混合物構(gòu)成的紗線束。所述混合紗線的核芯 和包層則在穿過所述空氣紡織裝置的同時(shí)從共同的紗線源，即由所述空氣紡織裝置提供的 紗線束構(gòu)成。以這種方式，能夠成本適宜地且還具有均勻構(gòu)型地制造根據(jù)本發(fā)明的混合紗 線。相對于使用纏繞裝置所得到的特殊優(yōu)點(diǎn)是所述構(gòu)成紗線的核芯的纖維和所述構(gòu)成包層 的纖維被分開供給。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述空氣紡織方法是一種雙噴嘴的空氣紡織方法。 在這種方法中，所述用第一渦流式噴嘴產(chǎn)生的摻雜線用相反地作用的第二渦流式噴嘴松 開。這種方法尤其適用于用占包層中紗線份額小的更長的人造短纖維制造混合紗線。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述空氣紡織方法是一種單噴嘴的空氣紡織方法。 在這種方法中，所述紗線構(gòu)成只用一個(gè)渦流式噴嘴實(shí)現(xiàn)，所述渦流式噴嘴布置為在所述扭 轉(zhuǎn)前使位于外部的紗線的一部分被撐開(abgespreizt)。該被撐開的紗線隨后在反向旋轉(zhuǎn) 時(shí)圍繞所述核芯纏繞。這種方法尤其適用于在包層紗線中以更高份額用較短的人造短纖維 制造混合紗線。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造模制件的織物平面產(chǎn)品，所述模制件具有 熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維。在這里設(shè)置的是，所述織物平面產(chǎn)品包括前述類型的 混合紗線，或者由前述類型的混合紗線構(gòu)成。它取得了已經(jīng)提及的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的有效改進(jìn)方案，所述織物平面產(chǎn)品是針織(Gewirk)、編織 (Gestrick)、網(wǎng)狀編織、網(wǎng)狀組織或者鋪織(Gelege)。根據(jù)本發(fā)明的混合紗線能夠利用可用 的紡織機(jī)器以更簡單的方式具有更高經(jīng)濟(jì)性地尤其加工成針織、編織、網(wǎng)狀編織和網(wǎng)狀組 織等。鋪織的制造通常是成本過高的，因?yàn)殇伩棾Ｒ?guī)必須是通過輔助手段，例如通過環(huán)繞的 框形結(jié)構(gòu)被穩(wěn)定的。當(dāng)然，在布置所述混合紗線時(shí)通過使用鋪織產(chǎn)生更大的游隙空間，該游 隙空間在針織、編織、網(wǎng)狀編織和網(wǎng)狀組織時(shí)至少部分地通過所述使用的技術(shù)預(yù)先規(guī)定。以 這種方式，所述模制件能夠特別良好地適應(yīng)所述預(yù)期的機(jī)械負(fù)荷。例如如果所述模制件或 者所述模制件的區(qū)域應(yīng)僅僅在一個(gè)方向上承受負(fù)荷，則所述混合紗線在那兒的全部部段配 置成使得它的長度方向與所述負(fù)荷的方向相一致。
進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種模制件，它具有熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維。在 這里，通過熱擠壓上述類型的織物平面產(chǎn)品來制造所述模制件。它獲得了所提及的優(yōu)點(diǎn)。
同樣地，本發(fā)明涉及一種制造上述類型的混合紗線的方法。在這里提供的是，在一 個(gè)方法步驟中，制造用熱塑性基體纖維和強(qiáng)化纖維構(gòu)成的緊密混合物所制成的纖維束；并 且在另一方法步驟中，利用空氣紡織裝置紡織所述纖維束。
根據(jù)本發(fā)明的織物平面產(chǎn)品、根據(jù)本發(fā)明的模制件和根據(jù)本發(fā)明的方法的構(gòu)造和 /或改進(jìn)方案的其他優(yōu)點(diǎn)在上述和/或從屬權(quán)利要求再次敘述。
上述根據(jù)本發(fā)明的有利構(gòu)造和/或改進(jìn)方案和/或在從屬權(quán)利要求中再次敘述的 本發(fā)明的有利構(gòu)造和/或改進(jìn)方案能夠被單獨(dú)地或者以任意的相互組合提供。


下面根據(jù)附圖更詳細(xì)地闡明本發(fā)明和它的改進(jìn)方案以及它的優(yōu)點(diǎn)。在附圖中
圖1以示意性側(cè)視圖的方式顯示根據(jù)本發(fā)明的混合紗線的有利實(shí)施例；和
圖2顯示一種制造模制件的方法的方框圖，包括制造根據(jù)圖1的混合紗線和用所 述混合紗線制造一個(gè)織物平面產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
圖1以示意性側(cè)視圖的方式顯示根據(jù)本發(fā)明的用于制造模制件的混合紗線I的優(yōu) 選實(shí)施例。在這里顯示混合紗線I的縱向部段Al，為了使混合紗線I的結(jié)構(gòu)直觀起見，只顯 示了混合紗線I的一個(gè)核芯2。在混合紗線I的另一所顯示的縱向部段A2中完全顯示混合 紗線I，其中，混合紗線I的包層3覆蓋核芯2。
核芯2由至少基本上在混合紗線I的縱向方向LR上直線地取向的人造短纖維4、 5構(gòu)成。核芯2的人造短纖維4、5在此由熱塑性基體纖維4和強(qiáng)化纖維5構(gòu)成。為了明顯 起見，只有幾個(gè)人造短纖維4、5設(shè)有附圖標(biāo)記。為了區(qū)別熱塑性基體纖維4和強(qiáng)化纖維5， 前者用白色填充和后者用一條虛線填充。構(gòu)成核芯2的人造短纖維4、5在這里由由熱塑性 基體纖維4和強(qiáng)化纖維5的緊密混合物4、5構(gòu)成。
與之相反，包層3由圍繞人造短纖維4、5螺旋線形地布置的人造短纖維6、7構(gòu)成。 包層3的人造短纖維6、7同樣由熱塑性基體纖維6和強(qiáng)化纖維7構(gòu)成。這里同樣只有幾個(gè) 人造短纖維6、7設(shè)有附圖標(biāo)記。在這里為了區(qū)別，熱塑性基體纖維6同樣用白色填充，強(qiáng)化 纖維7同樣用一條虛線填充。在這里，構(gòu)成包層3的人造短纖維6、7用由熱塑性基體纖維 6和強(qiáng)化纖維7構(gòu)成的緊密混合物6、7構(gòu)成。
用包含人造短纖維4、5、6、7的混合紗線I制成的模制件比用連續(xù)纖維，也稱單纖 維構(gòu)成的混合紗線制成的模制件在與混合紗線I的縱向方向LR成直角的方向上具有更高 的強(qiáng)度。特別地，在用分層地布置的織物平面產(chǎn)品制成的模制件中改善了各個(gè)層的內(nèi)聚性。
另外，混合紗線I比用連續(xù)纖維構(gòu)成的混合紗線具有更小的空腔部分，這降低了 在模制件成型時(shí)，即在固化所述織物平面產(chǎn)品時(shí)引起不期望的氣泡的危險(xiǎn)。以這種方式改 善所述模制件的強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，用混合紗線I制成的織物平面產(chǎn)品比用單纖維制成的懸掛物具有更好 的可覆蓋性。由此使所述織物平面產(chǎn)品容易無褶皺地嵌入到所述造型工具中，同時(shí)降低了 損害所述織物平面產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)。以這種方式，所述模制件的制造成本下降。另外，因 為所述織物平面產(chǎn)品可更好地緊貼到所述造型工具的輪廓上，用織物平面產(chǎn)品因而能夠制 造復(fù)雜造型的模制件。
同樣，通過使用人造短纖維4、5、6、7，降低了所述紗線在繼續(xù)加工，尤其在覆蓋時(shí) 起褶皺的危險(xiǎn)。這又對所述后來的模制件的強(qiáng)度是有利的。
現(xiàn)在通過用人造短纖維4、5、6、7構(gòu)成混合紗線I的核芯2和包層3，能夠最大程度 地利用所提到的、使用人造短纖維4、5、6、7可獲得的優(yōu)點(diǎn)。
在圖1的下部中根據(jù)沿著混合紗線I的直徑的位置χ顯示根據(jù)本發(fā)明的混合紗線 I的扭轉(zhuǎn)T。在這里認(rèn)識到，在核芯2的區(qū)域中不存在扭轉(zhuǎn)T。與之相反，在包層3的區(qū)域中 發(fā)生基本上恒定的扭轉(zhuǎn)T。
因此指出，圖1是根據(jù)本發(fā)明的混合紗線I的實(shí)施例的理想視圖。在實(shí)踐中，當(dāng)然 能夠充分地接近地實(shí)現(xiàn)混合紗線I的示出的結(jié)構(gòu)，從而獲得根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，其中，混合 紗線I具有由在混合紗線I的縱向方向LR上直線取向的人造短纖維4、5構(gòu)成的核芯2和 用圍繞核芯2的人造短纖維4、5螺旋線形地布置的人造短纖維6、7構(gòu)成的包層3。同樣，指 出圖1不是按照比例繪制的視圖。
在這里，核芯2的人造短纖維4、5在混合紗線I的縱向方向LR上的直線布置，即 非旋轉(zhuǎn)布置的作用在于使得所述后來的模制件在混合紗線I的縱向方向上LR上比使用常 規(guī)混合紗線制成的模制件可能具有更高的強(qiáng)度，尤其是更高的抗拉強(qiáng)度，在所述用常規(guī)混 合紗線制成的模制件中，所述紗線在整個(gè)橫截面上扭轉(zhuǎn)。它的原因在于在模制件中，強(qiáng)化纖 維5、7的主要部分，即混合紗線I的核芯2的強(qiáng)化纖維5，在混合紗線I的縱向方向LR上相 互平行地延伸。
如果現(xiàn)在將混合紗線I如此地布置在所述織物平面產(chǎn)品中，以使得它的縱向方向 LR至少部段地與所述后來的模制件的主要負(fù)荷方向相一致，則所述模制件能夠更好地承受 機(jī)械負(fù)荷。以這種方式能夠改善所述模制件的機(jī)械負(fù)荷和重量的比例。
混合紗線I的繼續(xù)加工所需要的強(qiáng)度在根據(jù)本發(fā)明的混合紗線I中主要由此保 證，即構(gòu)成包層3的人造短纖維6、7圍繞核芯2螺旋線形地纏繞進(jìn)而扭轉(zhuǎn)。
適當(dāng)?shù)嘏c用連續(xù)纖維構(gòu)成的混合紗線制成的模制件相比，在包層3中包含的強(qiáng)化 纖維在這里改善了所述后來的模制件在與在里面散開的混合紗線I的縱向方向LR成直角 的方向上的強(qiáng)度。由此，在所述用以分層方式布置的織物平面產(chǎn)品制成的模制件中進(jìn)一步 改善了各個(gè)層的內(nèi)聚性。
如同構(gòu)成包層3的人造短纖維6、7，構(gòu)成核芯2的人造短纖維4、5同樣相應(yīng)地由熱 塑性基體纖維4或6和強(qiáng)化纖維5或7的緊密混合物4、5或6、7制成。通過使用緊密混合 物4、5或6、7保證在用混合紗線I制成的織物平面產(chǎn)品中，熱塑性基體纖維4、6和強(qiáng)化纖 維5、7均勻地分布。以這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)在熱塑性基體纖維4、6熔化時(shí)完全潤濕強(qiáng)化纖維5、7，從而在后來的模制件中，通過改善的材料緊密結(jié)合的連接使熱塑性基體和強(qiáng)化纖維5、 7之間的相互作用達(dá)到最大，從而實(shí)現(xiàn)一種能夠承受大機(jī)械負(fù)荷并且同時(shí)具有小的重量的 模制件。
強(qiáng)化纖維5、7在所述緊密混合物4、5或6、7中的體積份額能夠有針對性地為至少 40 %，優(yōu)選至少45 %，特別優(yōu)選至少50 %。進(jìn)一步地，熱塑性基體纖維4、6在所述緊密混合 物4、5或6、7中的體積份額能夠?yàn)橹辽?0%，優(yōu)選至少30%，特別優(yōu)選至少35%。
原則上，緊密混合物4、5和6、7能夠關(guān)于其內(nèi)包含的熱塑性基體纖維4或6而不 同?？梢栽O(shè)想例如一種不同的材料組分和/或不同的參量，尤其是不同的強(qiáng)度和/或堆疊 長度。同樣，緊密混合物4、5和6、7能夠關(guān)于其內(nèi)包含的強(qiáng)化纖維5或6根據(jù)材料和/或 參量而不同。在這里也可能的是，緊密混合物4、5的按比例的組分與緊密混合物6、7的按 比例的組分不同。然而，優(yōu)選地，構(gòu)成核芯3的緊密混合物4、5和構(gòu)成包層3的緊密混合物6、7在其人造短纖維4、5;6、7的材料和大小方面是相匹配的。
在混合紗線I中，熱塑性基體纖維4、6在混合紗線I中的體積份額和強(qiáng)化纖維5、7 在混合紗線I中的體積份額的和能夠?yàn)橹辽?0%，優(yōu)選至少95%，特別優(yōu)選至少98%。所述剩余的體積份額能夠分配在例如鑄型涂料或增附劑。
在這里，構(gòu)成核芯2的人造短纖維4、5和構(gòu)成包層3的人造短纖維6、7的長度能夠?yàn)橹辽?. 5cm,優(yōu)選至少5cm,特別優(yōu)選至少IOcm和/或最大25cm,優(yōu)選最大20cm,特別優(yōu)選最大15cm。
熱塑性基體纖維4、6的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力尤其能夠?yàn)橹辽?0cN/tex,優(yōu)選至少30cN/tex,特別優(yōu)選至少50cN/tex。在這里,熱塑性基體纖維4、6優(yōu)選包括聚氨酯纖維， 聚酰胺纖維和/或聚酯纖維?；旌霞喚€I的熱塑性基體纖維4、6在這里優(yōu)選由單一材料構(gòu)成。
強(qiáng)化纖維5、7的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力能夠?yàn)橹辽?00cN/tex,優(yōu)選至少150cN/ tex,特別優(yōu)選至少200cN/teX。強(qiáng)化纖維5、7優(yōu)選包括玻璃纖維，碳纖維和/或芳香族聚酰胺纖維。強(qiáng)化纖維5、7優(yōu)選用單一材料構(gòu)成。
混合紗線I的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)α m有效地最聞位200,優(yōu)選最聞為170,特別優(yōu)選最聞為 150和/或最小為70，優(yōu)選最小為90，特別優(yōu)選最小為110。
混合紗線I的總纖度為至少lOOdtex，優(yōu)選至少150dtex，特別優(yōu)選至少200dtex， 和/或最高15000dtex，優(yōu)選最高12000dtex，特別優(yōu)選最高lOOOOdtex。在這里，構(gòu)成包層的人造短纖維占所述人造短纖維的份額為至少5%，優(yōu)選至少10%，特別優(yōu)選至少15%和/ 或最高45%，優(yōu)選最高35%，特別優(yōu)選最高25 %。特別地，混合紗線I的卷曲坡度為最高 2001/m，優(yōu)選最高1801/m，特別優(yōu)選最高1601/m。
圖2直觀地顯示制造模制件8的方法，其中，包括制造根據(jù)圖1的混合紗線I和用混合紗線I制造織物平面產(chǎn)品9。在這里，適用如下規(guī)定，通過矩形表示方法步驟和通過八邊形表示方法步驟的結(jié)果。
混合紗線I的制造包括一個(gè)用于制造基本上不扭轉(zhuǎn)的纖維束11的方法步驟10，纖維束11是用熱塑性基體 纖維4、6和強(qiáng)化纖維5、7構(gòu)成的緊密混合物4、5、6、7制成的。
方法步驟10可設(shè)計(jì)為將以薄片形存在的人造短纖維4、5(熱塑性基體纖維4、5) 和以薄片形存在的人造短纖維6、7(強(qiáng)化纖維6、7)供給至薄片混合機(jī)。由此，緊密混合物 4、5、6、7能夠制造成薄片形，然后被供給到一個(gè)使其起皺的裝置。利用所述起皺裝置，這些緊密混合物4、5、6、7能夠形成纖維束。該纖維束然后能夠可選地被一次或多次地引導(dǎo)通過一距離，并且在此也使其被改良和均勻化，從而形成可紡織的纖維束11，它包括用分別處于堆疊形狀的熱塑性基體纖維4、5和強(qiáng)化纖維6、7構(gòu)成的緊密混合物。
可選地，方法步驟10可設(shè)計(jì)為利用起皺裝置將以薄片形存在的人造短纖維4， 5(熱塑性基體纖維4、5)形成第一類型的纖維束，它主要包括熱塑性基體纖維4、5。同樣利用起皺裝置用以薄片形存在的人造短纖維6、7(強(qiáng)化纖維6、7)制造第二類型的纖維束，它主要包括強(qiáng)化纖維6、7。利用折疊延伸裝置通過共同的一次或多次延伸的至少一個(gè)第一類型的纖維束和至少一個(gè)第二類型的纖維束，能夠制成可紡織的纖維束11，它包括用分別處于堆疊形狀的熱塑性基體纖維4、5和強(qiáng)化纖維6、7構(gòu)成的緊密混合物。
在方法步驟12中，纖維束11被供給到一個(gè)空氣紡織裝置。在這里，基本上沒有扭轉(zhuǎn)的纖維束11延伸直到期望的細(xì)度，并且通過空氣流輸送，該空氣流向延伸的纖維束11提供摻雜線。在這里，延伸的纖維束11的外部人造短纖維6、7比內(nèi)部人造短纖維4、5基本上 更強(qiáng)力地扭轉(zhuǎn)。在繼續(xù)傳輸延伸的纖維束11時(shí)基本上松開所述摻雜線，其中構(gòu)成混合紗線 I的未扭轉(zhuǎn)的核芯2和扭轉(zhuǎn)的包層I。
所述空氣紡織裝置在這里按照雙噴嘴空氣紡織方法加工。在這類方法中，所述用 第一渦流式噴嘴生成的摻雜線利用相反地工作的第二渦流式噴嘴松開。
替代地，所述空氣紡織裝置基于單噴嘴空氣紡織方法。在這種方法中，混合紗線I 只使用一個(gè)渦流式噴嘴形成，渦流式噴嘴布置成在所述扭轉(zhuǎn)前使位于外部的人造短纖維6、 7的一部分被撐開。這些被撐開的人造短纖維6、7在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)圍繞核芯2卷繞。
供給方法步驟10的用熱塑性材料制成的人造短纖維4，6能夠通過首先在方法步 驟13中用熱塑性材料的連續(xù)纖維14來制造。連續(xù)纖維14能夠例如通過熔化紡織生成。在 進(jìn)一步的方法步驟15中，連續(xù)纖維14能夠例如通過剪斷或通過拉扯達(dá)到所需要的長度，從 而形成人造短纖維4、6。
類似地，供給方法步驟10的用強(qiáng)化纖維制成的人造短纖維5、7能夠通過首先在方 法步驟16中用強(qiáng)化材料的連續(xù)纖維17來制造。該連續(xù)纖維17同樣能夠例如通過熔化紡 織生成。在進(jìn)一步的方法步驟18中，連續(xù)纖維17能夠例如通過剪斷或拉扯到所需要的長 度切斷，從而形成人造短纖維5、7。
現(xiàn)在為了用混合紗線I制造織物平面產(chǎn)品9而設(shè)置方法步驟19。它可包括制造針 織、編織、網(wǎng)狀編織、網(wǎng)狀組織或者鋪織的通用方法。
在方法步驟20中，利用這樣制造的織物平面產(chǎn)品9或者利用多個(gè)這樣制造的織物 平面產(chǎn)品9，通過固化熱塑性基體纖維4、6能夠制造模制件8。在這里能夠使用已知的熱壓 方法。
新式的模制件8在這里主要通過在制造所述模制件時(shí)使用上述混合紗線I獲得它 的更好的機(jī)械性能。
權(quán)利要求
1.一種用于制造模制件(8)的混合紗線(I)，所述模制件(8)具有熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維(4，5，6，7)，其特征在于，所述混合紗線(I)包括一個(gè)核芯(2)和一個(gè)包層(3)，所述核芯(2)主要由在所述混合紗線(I)的縱向方向(LR)上直線取向的人造短纖維(4，5)構(gòu)成，所述包層(3)主要由圍繞所述核芯(2)螺旋線形地纏繞的人造短纖維(6，7)構(gòu)成，其中，所述構(gòu)成核芯(2)的人造短纖維(4，5)和所述構(gòu)成包層(3)的人造短纖維(6，7)分別由熱塑性基體纖維(4，6)和強(qiáng)化纖維(5，7)的緊密混合物(4，5 ;6，7)構(gòu)成。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述強(qiáng)化纖維(5，7)在所述緊密混合物(4，5 ;6，7)中所占的體積份額為至少40%，優(yōu)選至少45%，特別優(yōu)選至少50%。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述熱塑性基體纖維(4，6)在所述緊密混合物(4，5;6，7)中所占的體積份額為至少20%，優(yōu)選至少 30%，特別優(yōu)選至少35%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述構(gòu)成核芯(2)的人造短纖維(4，5)和所述構(gòu)成包層(3)的人造短纖維(6，7)關(guān)于它們的所述緊密混合物(4,5 ;6，7)相一致。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述熱塑性基體纖維(4，6)在所述混合紗線(I)中所占的體積份額和所述強(qiáng)化纖維(5，7)在所述混合紗線(I)中所占的體積份額的總和為至少90%，優(yōu)選至少95%，特別優(yōu)選至少98%。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述構(gòu)成核芯⑵的人造短纖維(4，5)和/或所述構(gòu)成包層(3)的人造短纖維(6，7)的長度為至少2.5cm,優(yōu)選至少5cm,特別優(yōu)選至少IOcm和/或最高25cm,優(yōu)選最高20cm,特別優(yōu)選最高 15cm。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述熱塑性基體纖維(4,6)的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力為至少20cN/tex,優(yōu)選至少30cN/tex,特別優(yōu)選至少 50cN/texo
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述熱塑性基體纖維(4，6)包括聚氨酯纖維，聚酰胺纖維，聚醚酮纖維、聚丙烯纖維、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯纖維和/或聚酯纖維。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述熱塑性基體纖維(4，6)是用一種單一材料構(gòu)成的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述強(qiáng)化纖維(5，7)的與細(xì)度有關(guān)的最大拉力為至少100cN/tex，優(yōu)選至少150cN/tex，特別優(yōu)選至少 200cN/texo
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述強(qiáng)化纖維(5.7)包括玻璃纖維，碳纖維和/或芳香物聚酰胺纖維。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述強(qiáng)化纖維(5.7)是用一種單一材料構(gòu)成的。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述混合紗線 (I)的旋轉(zhuǎn)系數(shù)a m為最高200，優(yōu)選最高170，特別優(yōu)選最高150和/或最小70，優(yōu)選最小.90，特別優(yōu)選最小110。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述混合紗線(I)的總纖度為至少IOOdtex,優(yōu)選至少150dtex,特別優(yōu)選至少200dtex和/或最高 15000dtex，特別優(yōu)選最高12000dtex，特別優(yōu)選最高lOOOOdtex。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述構(gòu)成包層(3)的人造短纖維(6，7)在所述人造短纖維(4，5，6，7)中所占的體積份額為至少2%，優(yōu)選至少5 %，特別優(yōu)選至少15 %和/或最高45 %，優(yōu)選最高35 %，特別優(yōu)選最高25 %。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，卷曲坡度為最高2001/m，優(yōu)選最高1801/m，特別優(yōu)選最高1601/m。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述混合紗線 (I)是利用空氣紡織方法(12)制造的。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述空氣紡織方法(12)是雙噴嘴空氣紡織方法。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，其特征在于，所述空氣紡織方法(12)是單噴嘴空氣紡織方法。
20.一種用于制造模制件(8)的織物平面產(chǎn)品(9)，其具有熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維(5，7)，其特征在于，所述織物平面產(chǎn)品包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)，或者所述織物平面產(chǎn)品是用根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線⑴構(gòu)成的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物平面產(chǎn)品(9)，其特征在于，所述織物平面產(chǎn)品是針織、編織、網(wǎng)狀編織、網(wǎng)狀組織或者鋪織。
22.—種模制件(8)，其具有熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維(5，7)，其特征在于，所述模制件(8)是通過熱壓根據(jù)權(quán)利要求20至21中的任意一項(xiàng)所述的織物平面產(chǎn)品(9)制造的。
23.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任意一項(xiàng)所述的混合紗線(I)的方法，其特征在于，在一個(gè)方法步驟(10)中制造用由熱塑性基體纖維(4，6)和強(qiáng)化纖維(5，6)構(gòu)成的緊密混合物(4，5，6，7)制成的纖維束(11)，并且在另一方法步驟(12)中，利用空氣紡織裝置紡織所述纖維束(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造模制件(8)的混合紗線，所述模制件(8)具有熱塑性基體和嵌入其中的強(qiáng)化纖維(4，5，6，7)。所述混合紗線(1)包括核芯(2)和包層(3)，所述核芯(2)基本上由在所述混合紗線(1)的縱向方向(LR)上以直線取向的人造短纖維(4，5)構(gòu)成，所述包層(3)基本上由圍繞所述核芯(2)以螺旋線形的方式纏繞的人造短纖維(6，7)構(gòu)成。形成所述核芯(2)的人造短纖維(4，5)和形成所述包層(3)的人造短纖維(6，7)分別由熱塑性基體纖維(4，6)和強(qiáng)化纖維(5，7)的緊密混合物(4，5，6，7)構(gòu)成。
文檔編號D02G3/36GK103025938SQ201180022426
公開日2013年4月3日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者烏韋·海特曼, 海因里?！て绽士?申請人:鄧肯多夫德國紡織纖維研究所