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Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Textilmaschinen wie Webmaschinen, Wirkmaschinen (wie beispielsweise Multiaxial-Kettenwirkmaschinen) oder Strickmaschinen sind seit langer Zeit und in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Mit ihnen lassen sich flächige Textilwaren mit überaus breiten Anwendungsbereichen herstellen. Allen diesen Textilmaschinen ist gemeinsam, dass ihnen Faserstränge aus natürlichen und/oder künstlichen Fasern vorgelegt werden, die in der Textilmaschine verwoben, verwirkt, verstrickt und/oder vernäht oder auf andere Art und Weise miteinander verbunden werden.
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Ein Beispiel für solche Textilmaschinen sind Nähwirkmaschinen bzw. Multiaxial-Kettenwirkmaschinen (im Folgenden auch kurz mit Nähwirkmaschinen bezeichnet), die zur Herstellung unterschiedlichster Gelege aus Fasersträngen eingesetzt werden. In einem bekannten Anwendungsbereich werden Gelege für großformatige textile Formbewehrungen beispielsweise aus Glasfasern oder Carbonfasern mit einem Harz bzw. einer Matrix getränkt, der bzw. die anschließend ausgehärtet wird. Hierdurch lassen sich nahezu beliebige Formen herstellen. In einer anderen Anwendung, nämlich der Herstellung eines textilbewehrten Spritzbetons, wird die textile Bewehrungsstruktur direkt von der Rolle in den frisch aufgespritzten Feinbeton eingelegt und dann eingearbeitet.
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Angemerkt sei, dass Faserstränge auch häufig als „Rovings“ bezeichnet werden, wobei für dickere Rovings auch der Begriff „Heavy Tows“ verwendet wird. Im Rahmen dieser Anmeldung ist mit der Verwendung des Begriffs „Faserstränge“ keine Einschränkung hinsichtlich der Garnfeinheit verbunden.
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Insbesondere Carbonfasern eröffnen aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften mehr und mehr Anwendungsgebiete. Wegen der verhältnismäßig geringen Kosten bei höherem Faservolumen pro textiler Betonbewehrungslage sind hierbei zunehmend sog. Carbon Fiber Heavy Tow (CFHT), z.B. mit 50.000 Einzelfilamenten, von Interesse. Diese werden häufig auf Multiaxial-Kettenwirkanlage zu textilen Strukturen verarbeitet, wobei eine schonende Verarbeitung des CFHT bei ausreichend hoher Produktivität gewährleistet werden muss.
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Zur Gewährleistung der Strukturgeometrie und -stabilität des Geleges, d.h. der Stabilisierung des inneren Verbundes der Filamentgarne zur Erhöhung der Tragfähigkeit im textilbewehrten Beton, wird das Gelege in aller Regel beschichtet, wobei in den meisten Fällen eine wässrige Polymerdispersion verwendet wird. Die Beschichtung verbessert den Verbund (Kraftfluss) zwischen der Matrix und dem Garn, d.h. die Einleitung der das Bauteil beanspruchenden Kräfte von der Matrix auf das Garn bzw. die Filamente. Weiterhin gewährleistet die Beschichtung, dass die Filamente in der Matrix des Bauteils im gestreckten Zustand vorliegen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für eine optimale Kraftübertragung. Zudem erhöht die Beschichtung die Beständigkeit der Filamentgarne gegenüber chemischen und mechanischen Beanspruchungen im Verbund.
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Üblicherweise wird die Beschichtung nach Herstellen, Schneiden und Aufwickeln des Geleges aufgebracht, indem das Gelege wieder abgewickelt, seitlich eingespannt und in eine Beschichtungsanlage eingeführt wird.
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Das erneute Einspannen des Geleges in das Transportsystem der Beschichtungsanlage hat jedoch wesentliche technische und ökonomische Nachteile. Die Geometrie der Struktur einschließlich der Parallellage der Faserstränge des Geleges verschlechtert sich durch das Trennen (Abschneiden) der Schussfäden vom Transportsystem der Nähwirkmaschine, das anschließende Aufwickeln des Geleges, den Transport zur Beschichtungsanlage, das Abwickeln auf der Beschichtungsanlage und das erneute Aufspannen.
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Zur Erläuterung sei angemerkt, dass im Transportsystem der Nähwirkmaschine jeder Schussfaden einzeln mit einer definierten Spannung fixiert wird. Dies lässt sich, nachdem die Schussfäden zerschnitten wurden, kein zweites Mal durchführen. Im Transportsystem der Beschichtungsanlage müssen die Gelegerandabschnitte vielmehr in Klauen geklemmt werden.
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Der vorgenannte Qualitätsverlust tritt unweigerlich bereits bei einer elementar einfachen Struktur von Schuss- und Kettfäden mit 0° bzw. 90° ein. Die nutzbare Breite des Geleges verringert sich daher um die Breite, auf welcher das Transportsystem der Beschichtungsanlage das Gelege erneut spannt. Bei einer multiaxialen Struktur 0°, +45°, –45° (vgl. 2) ist eine zweite Aufspannung in einem üblichen Beschichtungsanlagen-Transportsystem auf Grund der Schussfadengeometrie kaum oder gar nicht möglich. Folglich ist eine Beschichtung im gespannten Zustand der Fadensysteme außerhalb der Nähwirkmaschine auf einer üblichen Beschichtungsanlage gar nicht möglich.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, ist von der Anmelderin eine Online-Beschichtungs- und Trocknungseinheit in einer Industrie-Multiaxial-Kettenwirkanlage integriert worden, s. Veröffentlichung „In-Situ Polymer Coating of Open Grid Warp Knitted Fabrics for Textile Reinforced Concrete Application" von U. Koeckritz et al. in Journal of Industrial Textiles, Vol. 40, Nr. 2 Oktober 2010, S. 157 ff.. Durch diese Integration lassen sich auf der Maschine die Eigenschaften der textilen Betonbewehrung fixieren und somit das Verbundverhalten positiv beeinflussen. Bei der bekannten Ausgestaltung ist eine schöpfende Walze eingesetzt, welche das Beschichtungsmittel von unten an die textile Struktur anträgt. Eine oberhalb und gegenüber der schöpfenden Walze angeordnete passiv mitlaufende Walze stellt den direkten Kontakt der Warenbahn mit der Beschichtungswalze sicher. Durch Überförderung mit Beschichtungsmittel, das von der Unterseite an das Gelege transportiert wird, bildet sich ein Beschichtungskeil zwischen der Beschichtungswalze, dem Gelege und der passiv mitlaufenden Gegenwalze. Der Beschichtungskeil sorgt für eine gleichmäßige Beschichtung des Geleges.
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Dieser bekannte Umbau einer Nähwirkmaschine stellt einen wichtigen Schritt in Richtung einer hinsichtlich Aufwand und Kosten effizienten Beschichtung dar. Allerdings hat sich gezeigt, dass hinsichtlich der Beschichtungsqualität noch erhebliches Verbesserungspotential besteht, da i.d.R. eine optimale Beschichtung der Rovings, insbesondere von Heavy Tows, bei weitem nicht erreicht wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beschichtungsqualität bei einer In-situ bzw. Online-Beschichtung auf einer Textilmaschine weiter zu verbessern. Diese Aufgabe besteht nicht nur bei Nähwirkmaschinen, sondern auch bei anderen Textilmaschinen, die flächige oder dreidimensionale Textilwaren herstellen.
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Unter Beschichtungsqualität ist in diesem Zusammenhang folgendes zu verstehen: Das zweidimensionale Gelege ist ein textiles Flächengebilde mit einer Ober- und einer Unterseite (Makrostruktur). Das Gelege besteht hierbei aus sich kreuzenden Garnen, die Garne ihrerseits bestehen aus Filamenten. Die erzielte Beschichtungsqualität ist daher davon abhängig, wie gut die Oberfläche der Filamente (Mikrostruktur) beschichtet wird. Die Beschichtungseinrichtung muss also wesentlich mehr leisten, als nur das Beschichtungsmittel auf die Makrooberfläche aufzutragen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Textilmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Ausgestaltung der Beschichtungseinrichtung mit mindestens zwei Auftragseinrichtungen, die einerseits Beschichtungsmittel auf die Oberseite und andererseits auf die Unterseite der produzierten, verfestigten Textilbahn auftragen, ein Auftrag und ein (erstes) Einpressen des Beschichtungsmittels zwischen mindestens zwei Walzen gelingt. Noch bessere Ergebnisse lassen sich mit Hilfe der nachgeschalteten zusätzlichen Presseinrichtung erzielen. Die Presseinrichtung drückt in Abhängigkeit von der Andruckkraft der Presseinrichtung – beispielsweise der gegenseitigen Andruckkraft von pressenden Walzen – das Beschichtungsmittel in die Textilbahn und entfernt zuviel zugeführtes Beschichtungsmittel. Auf diese Weise kann eine sehr gleichmäßige, definierte Verteilung des Beschichtungsmittels in der Textilbahn realisiert werden. Auch lässt sich mittels der Presseinrichtung die Menge des von der Textilbahn aufgenommenen bzw. aufzunehmenden Beschichtungsmittels einstellen. Dies ist für eine hohe Reproduzierbarkeit und Verlässlichkeit hinsichtlich der Eigenschaften der beschichteten Textilbahn von großem Vorteil.
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Die hergestellten Textilwaren können hierbei ein- oder mehrlagig sein. Besondere Vorteile ergeben sich bei mehrlagigen Textilwaren mit dicken Filament- bzw. Fasersträngen von mehr als 800 tex und vorzugsweise mehr als 1400 tex. Es hat sich beispielsweise herausgestellt, das CFHT mit 2400 tex oder sogar 3500 tex, die zu einem Gelege verarbeitet werden, im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren äußerst gleichmäßig beschichtet werden können. Insbesondere also bei dicken Rovings, den oben genannten Heavy Tows, traten keine unbeschichteten Bereiche mehr auf, so dass erfindungsgemäß beschichtete Textilwaren wesentlich bessere Verbundeigenschaften besitzen.
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Die erfindungsgemäß ausgestaltete Beschichtungseinrichtung lässt sich grundsätzlich in jede Textilbahnen herstellende Textilmaschine integrieren, insbesondere neben der genannten Nähwirkmaschine in Web- und Strickmaschinen sowie Wirkmaschinen. Beschichtungen von dreidimensionalen Textilwaren sind aber ebenfalls möglich.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst eine der Auftragseinrichtungen mindestens eine obere Auftragswalze und eine andere der Auftragseinrichtungen mindestens eine untere Auftragswalze. Hierbei sind beide Auftragswalzen jeweils zum Auftragen von Beschichtungsmittel auf die Textilbahn ausgebildet.
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Bei einer diesbezüglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Beschichtungseinrichtung mindestens ein Auftragswalzenpaar, bestehend aus zwei Auftragswalzen, auf, zwischen denen die Textilbahn hindurchgeführt wird, wobei die beiden Auftragswalzen sich unmittelbar gegenüberliegen, d.h. auf gleicher Höhe der Textilbahn in deren Transportrichtung gesehen angeordnet sind. Es sind aber auch Ausführungsformen mit mehr als zwei Auftragswalzen möglich.
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Durch die beiden sich vorteilhafterweise gegenüberliegenden Auftragswalzen wird von beiden Seiten an derselben Stelle der Textilbahn gleichzeitig Beschichtungsmittel in einer Menge auf- und eingebracht, dass eine vollständige Durchdringung der Textilbahn mit Beschichtungsmittel durch gleichzeitiges Eindrücken von beiden Seiten der Textilbahn erzielt werden kann. Gegenüber dem sich gemäß dem Stand der Technik bildendenden Beschichtungskeils, der zwar ebenfalls eine Durchdringung mit dem Beschichtungsmittel auf beiden Seiten realisiert, ist eine deutlich homogenere Verteilung des Beschichtungsmittels realisierbar. Trockenstellen in den Rovings, einschließlich der Heavy Tows, werden wirkungsvoller vermieden.
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Bei der beidseitigen Zuführung des Beschichtungsmittels wird besonders bevorzugt eine Beschichtungsmittelmenge zugeführt, welche größer ist, als im Endprodukt vorhanden sein soll. Das Beschichtungsmittel wird teilweise durch den Druck der Gegenwalze in die Textilbahn eingepresst. In der nachgeschalteten Presseinrichtung wird das Beschichtungsmittel noch einmal eingepresst und auf die gewünschte Menge abgequetscht bzw. reduziert. Beim einseitigen Auftrag gemäß dem Stand der Technik besteht hingegen keine Möglichkeit, die in der Textilbahn verbleibende Beschichtungsmittelmenge zu regeln.
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Die beiden Auftragswalzen werden besonders bevorzugt synchron mit der Textilbahn angetrieben, so dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen den Walzenumfängen (bzw. deren Bezüge) und der Textilbahn resultiert. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch eine sehr homogene Beschichtungseinbringung in die Textilbahn erzielbar ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff "Beschichtungsmittel" sowohl flüssige als auch viskose Massen verstanden. Zum Beschichten von Gelegen werden häufig insbesondere wässrige Polymerdispersionen verwendet. Auch können Beschichtungsmittel auf Basis von Epoxidharz oder Butadien-Styrol eingesetzt werden. Die Beschichtungsmittel sind vorzugsweise duroplastischer und/oder thermoplastischer und/oder elastomerer Natur.
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Es ist möglich, dass von der einen Seite der Textilbahn eine Sorte Beschichtungsmittel zugeführt wird und von der anderen Seite ein anderes Beschichtungsmittel. Alternativ ist das gleiche Beschichtungsmittel in verschiedenen Konzentrationen auf die Ober- und Unterseite der Textilbahn applizierbar.
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Die erfindungsgemäßen Auftragseinrichtungen können verschiedenartig ausgebildet sind. Vorzugsweise werden – wie oben ausgeführt – Walzen verwendet. Es sind aber auch andere zweiseitige Auftragsverfahren einsetzbar, wie beispielsweise Sprühen, Rakeln, Drucken etc.
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Insbesondere bei einer Ausbildung der Auftragseinrichtungen als Auftragswalzen ist besonders bevorzugt jeder Auftragswalze ein Reservoir zugeordnet, so dass die Auftragswalzen jeweils das Beschichtungsmittel aus dem jeweilig zugeordneten Reservoir aufnehmen und zur Textilbahn transportieren. Auf diese Weise ist eine voneinander unabhängige Zufuhr von Beschichtungsmittel zu jeder Auftragseinrichtung realisierbar. Zudem sind nur kurze bis gar keine Transportwege des Beschichtungsmittels vom Reservoir bis zur Auftragseinrichtung notwendig. Dies resultiert in geringem Konstruktionsaufwand und kleinerer Fehleranfälligkeit.
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Bei einer diesbezüglichen Ausführungsform schöpft die auf der Unterseite der Textilbahn angeordnete Auftragswalze Beschichtungsmittel aus einem zugehörigen Reservoir, d.h. die Walze läuft in dem mit Beschichtungsmittel hinreichend gefüllten Reservoir um und nimmt beim Umlauf kontinuierlich Beschichtungsmittel mit dem Walzenmantel nach oben mit und trägt es von unten an die Textilbahn an, um es dann – im Zusammenspiel mit der oberen Auftragswalze – in die Textilbahn einzudrücken.
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Gleichfalls ist es bevorzugt, wenn die die Oberseite der Textilbahn beschichtende Auftragswalze das Beschichtungsmittel aus einem oberhalb der Auftragswalze angeordneten Reservoir aufnimmt und durch Walzenrotation von oben an die Textilbahn anträgt. Hierbei kann das Beschichtungsmittel durch einen schmalen, entlang der Walzenerstreckung ausgerichteten Spalt auf die Oberseite der oberen Auftragswalze laufen und durch die Walzendrehung zur Textilbahn transportiert werden.
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Die genannten Anordnungen zum Antragen des Beschichtungsmittels von beiden Seiten an die Textilbahn sind konstruktiv relativ einfach und dennoch sehr präzise hinsichtlich der Dosierung des Beschichtungsmittels.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens eine und vorzugsweise nur eine der beiden Auftragswalzen mit einem Walzenbezug bzw. -belag ausgestattet ist. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Walzenbezug bzw. -belag der einen, vorzugsweise der unteren, Auftragswalze eine relativ geringe Shore-Härte aufweist, während bei der anderen Auftragswalze kein Walzenbezug vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Beschichtungsmittel mit einem unterschiedlichen Druck von beiden Seiten in die Textilbahn eingepresst wird. Der relativ weiche Auftragswalzenbezug walkt das Beschichtungsmittel über eine geringfügig größere Fläche (in Transportrichtung der Textilbahn) in die Textilbahn, so dass eine noch größere Gleichmäßigkeit der Beschichtungseinbringung in die Textilbahn realisiert werden kann.
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Die Shore-Härte des Walzenbezugs der mindestens einen, beispielsweise der unteren, Auftragswalze beträgt vorteilhafterweise weniger als 80, vorzugsweise weniger als 60 (angegeben als Shore-A). Bevorzugt beträgt die besagte Shore-Härte zwischen 30 und 60 und besonders bevorzugt zwischen 40 und 50, während die andere, vorzugsweise obere, Auftragswalze vorzugsweise aus Stahl besteht und keinen Walzenbezug aufweist.
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Auch ist es möglich, dass beide Auftragswalzen mit einem Walzenbezug versehen sind, wobei einer der beiden Walzenbezüge eine geringere Shore-Härte aufweist als der andere, so dass ein ähnlicher Effekt erreicht wird wie bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung.
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Alternativ oder zusätzlich ist einer der beiden Walzenbezüge, vorzugsweise der auf die untere Auftragswalze aufgezogene, dicker als der andere der beiden Walzenbezüge, vorzugsweise der auf die obere Auftragswalze aufgezogene. Auch durch diese Maßnahme lassen sich unterschiedliche Einpressdrücke erzielen, insbesondere im Zusammenspiel mit unterschiedlichen Shore-Härten. Ein dickerer, weicherer Walzenbezug auf der vorteilhafterweise unteren Textilbahnseite gegenüber einem dünneren, härteren Walzenbezug auf der oberen Textilbahnseite schafft eine – in diesem vorteilhaften Beispiel bleibend – breitere Eindrückfläche auf der Textilbahnunterseite als auf der Textilbahnoberseite. Andernfalls könnte das Beschichtungsmittel auf der stromaufwärtigen Seite des Walzenpaares an denjenigen Textilbahnabschnitten, die das Auftragswalzenpaar noch nicht passiert haben, ungleichmäßig herausgepresst werden, wodurch eine ungleichmäßige und unvollständige Beschichtung resultieren könnte.
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Weiterhin können die beiden Auftragswalzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen (bei gleich dicken oder bei unterschiedlich dicken Walzenbezügen). Ein unterschiedlicher Gesamtdurchmesser lässt sich auch durch gleiche Walzendurchmesser, aber unterschiedliche Walzenbezugsdicken erreichen. Ein gleicher Gesamtdurchmesser ist durch unterschiedliche Walzendurchmesser und korrespondierende, unterschiedliche Walzenbezugsdicken realisierbar.
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Besonders bevorzugt sind die vorzugsweise zwei Auftragswalzen jeweils mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt oder koppelbar, so dass beide aktiv antreibbar sind. Hierbei kann lediglich eine einzige Antriebsrichtung vorgesehen sein, wobei der aktive Antrieb beider Walzen beispielsweise durch ein Getriebe und/oder Riemen realisiert werden kann. Alternativ sind separate Antriebsmotoren für jede Auftragswalze möglich. Durch den aktiven Antrieb wird ein Schlupf zwischen den Auftragswalzen und der Textilbahn vermieden.
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Die mindestens eine der Beschichtungseinrichtung nachgeschaltete Presseinrichtung umfasst besonders bevorzugt Quetschwalzen und hierbei vorzugsweise ein Quetschwalzenpaar mit einer oberen und einer unteren Quetschwalze, zwischen denen die Textilbahn hindurchläuft. Die beiden Quetschwalzen werden vorzugsweise synchron mit der Textilbahn angetrieben, so dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen den Quetschwalzen und der Textilbahn auftritt.
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Vorzugsweise weisen sowohl die untere als auch die obere Quetschwalze jeweils einen Walzenbezug mit vorteilhafterweise im Wesentlichen gleich großer Shore-Härte Shore A im Bereich von 60 bis 90, vorzugsweise im Bereich von 70 bis 80, auf. Diese relativ hohen Härtebereiche haben sich als besonders geeignet erwiesen, um Beschichtungsmittel in die Textilbahn einzudrücken und überschüssiges Beschichtungsmittel aus der Textilbahn herauszupressen.
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Vorzugsweise werden beide Quetschwalzen aktiv angetrieben, entweder mit einer einzigen Antriebseinrichtung und dem Einsatz von entsprechenden Riementrieben, Getrieben etc. oder mit jeweils einer eigenen Antriebseinrichtung. Durch den aktiven Antrieb wird insbesondere ein Schlupf zwischen den Quetschwalzen und der Textilbahn vermieden.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Walze mindestens eines der oben genannten zwei Walzenpaare, vorzugsweise mindestens jeweils eine Walze der beiden besagten Walzenpaare, höhenverstellbar gelagert, um jeweils den Anpressdruck einstellen zu können. Besonders bevorzugt sind jeweils beide Walzen sowohl des Auftragswalzenpaares als auch des Quetschwalzenpaares höhenverstellbar gelagert ausgebildet. Grundsätzlich wird der Anpressdruck der Auftrags- und/oder Quetschwalzen über geeignete hydraulische oder pneumatische Einrichtungen erzeugt. Der Anpressdurch ist als Parameter in Abhängigkeit von der Beschichtungsaufgabe frei einstellbar.
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Besonders bevorzugt ist der von der Presseinrichtung ausgeübte Pressdruck einstellbar. Werden Quetschwalzen verwendet, ist über den Andruck mindestens einer der Quetschwalzen gegen die andere Quetschwalze ein entsprechender Pressdruck einstellbar. Durch diese Einstellbarkeit kann präzise die gewünschte Menge an Beschichtungsmittel in der Textilbahn verbleiben, während die nicht benötigte Menge abgequetscht wird. Derlei ist von den bekannten vergleichbaren Textilmaschinen nicht bekannt.
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Einer einfachen Bedienbarkeit sowie Wartungsmöglichkeit kommt es zugute, wenn zumindest eines der beiden besagten Walzenpaare, vorzugsweise beide, d.h. sowohl das Auftragswalzenpaar als auch das Quetschwalzenpaar, seitlich aus der Maschine herausfahrbar sind. Somit sind dann beispielsweise auch der oder die Walzenbezüge leichter zu reinigen, zu schleifen oder zu wechseln.
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Die Trocknungseinrichtung weist vorzugsweise Infrarot-Strahler (IR-Strahler) auf, die an sich bekannt sind. Es sind aber auch alle anderen geeigneten Trocknungsarten bzw. Kombinationen der bekannten Trocknungsarten einschließlich IR-Strahler einsetzbar.
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Das Abschneiden (Freischneiden) der Schussfäden vom Transportsystem erfolgt nach der teilweisen oder vollständigen Trocknung. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorzugsweise eine der Freischneideeinrichtung nachgeschaltete Wickeleinrichtung vorgesehen, mit der die fertig beschichtete und getrocknete Textilbahn aufgewickelt wird.
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Die Textilbahn lässt sich insbesondere dann schonend und ohne wesentliche unerwünschte Zugspannungen bzw. Strukturdeformationen verfestigen, beschichten und trocknen, wenn die Produktionseinrichtung, die Beschichtungseinrichtung sowie die Presseinrichtung und ggf. die Wickel- und Schneideinrichtung derart hintereinander angeordnet sind, dass die Textilbahn im Wesentlichen linear zwischen diesen Einrichtungen transportiert werden kann. Die Textilbahn und damit auch die die Textilbahn bildenden Fadensysteme bleiben bis zur Trocknung der Beschichtung in der gestreckten Anordnung. Aufwändige Umlenkeinrichtungen, beispielsweise ein Durchführen der verfestigten Textilbahn durch ein mit Beschichtungsmittel gefülltes Tauchbad, sind somit nicht notwendig – wenn sie aber durchaus auch möglich sind. Im Falle der Beschichtung eines CFHT-Geleges lassen sich somit insbesondere unvorteilhafte, die Endfestigkeit negativ beeinflussende Bewegungen in Längs- und auch in Querrichtung vermeiden. Dadurch kann eine gerade und gestreckte Anordnung der beschichteten Textilbahn realisiert werden, um z.B. im verbauten Zustand Betonabplatzungen zu verhindern.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren entsprechend dem unabhängigen Verfahrensanspruch zum Beschichten eines Geleges direkt im Anschluss an die Textilbahnherstellung mittels der oben beschriebenen Auftragseinrichtungen und Presseinrichtung, vorzugsweise den beiden genannten Walzenpaaren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel einer multiaxialen Struktur anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Blockdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Textilmaschine;
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2 eine schematische Darstellung der einzelnen Einrichtungen einer erfindungsgemäßen Nähwirkmaschine in Draufsicht, und
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3 eine schematische Seitenansicht einer Beschichtungseinrichtung, Presseinrichtung sowie Trocknungseinrichtung.
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In der 1 sind die Einrichtungen einer Textilmaschine 1 der besseren Übersichtlichkeit halber als Blöcke dargestellt. Zudem ist unterhalb der genannten Blöcke schematisch die Transporteinrichtung 6 dargestellt, welche die Textilbahn TB durch die verschiedenen Einrichtungen in Transportrichtung T führt.
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In der 1 und 2 ist eine Textilmaschine 1 mit einer Produktionseinrichtung 2 dargestellt, welche Faserstränge (in 1 nicht gezeigt) zusammenführt und miteinander zu einer Textilbahn TB verbindet. Die einzelnen Einrichtungen 3, 4, 5 und 8 der Produktionseinrichtung werden weiter unten genauer beschrieben. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Textilmaschine 1 um eine Nähwirkmaschine. Ist die Textilmaschine hingegen beispielsweise als Webmaschine ausgebildet, umfasst die Produktionseinrichtung 2 die einschlägigen Maschinenelemente wie Schusseintragselemente, Webblatt, usw. zur Kombination von Kett- und Schussfäden. Auch bei einer Nähwirkmaschine spricht man von Kett- und Schussfäden, die übereinander gelegt und dann vernäht bzw. vermascht werden.
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In der 2 ist die als Nähwirkmaschine ausgebildete Textilmaschine 1 in der Draufsicht dargestellt, wobei hier zur Vereinfachung ebenfalls zum Teil ein Blockdarstellung gewählt ist. Die Nähwirkmaschine, für die im Folgenden auch das Bezugszeichen 1 verwendet wird, ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Multiaxial-Kettenwirkmaschine ausgebildet. Sie umfasst eine an sich bekannte erste Schussfadenlegeeinrichtung 3 und eine zweite Schussfadenlegeeinrichtung 4. Die erste Schussfadenlegeeinrichtung 3 legt zueinander parallele Schussfäden S1 in einem Winkel von 45° zur Transportrichtung T ab, wobei die Zuführeinrichtungen zur Schussfadenlegeeinrichtung 3 nicht dargestellt ist. Die nachgeordnete zweite Schussfadenlegeeinrichtung 4 legt ebenfalls zueinander parallele und in einem Winkel von –45° zur Transportrichtung T ausgerichtete zweite Schussfäden S2 auf die ersten Schussfäden S1 ab, wobei die ersten und die zweiten Schussfäden S1, S2 zueinander senkrecht angeordnet sind und zusammen zunächst ein zweilagiges Gelege bilden. Die Schussfäden S1, S2 sind vorzugsweise Carbonfasern und besonders bevorzugt CFHT.
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Im vorliegenden Fall werden mittels einer Kettfadenzuführeinrichtung 5 zusätzlich in Transportrichtung T verlaufende Kettfäden S3 auf das Gelege der Schussfadenstränge S1, S2 gelegt. Andere Ausrichtungen von Schussfäden mit oder ohne Kettfäden sind ohne weiteres möglich. Mit anderen Worten gibt es hinsichtlich der Anordnung der Faserstränge (z.B. 0°/90° oder 0°/90°/± 45°, etc.) – sowie dem Material (Naturfasern, Chemiefasern) und der Materialstärke – keinerlei Einschränkungen.
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Dieses Gelege aus den Fasersträngen S1, S2, S3 wird in der nachgeschalteten und ebenfalls an sich bekannten Verbindungseinrichtung bzw. Nähwirkeinrichtung 8 miteinander zu der Textilbahn TB vernäht bzw. – textiltechnologisch präziser ausgedrückt – vermascht.
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Die beiden Schussfadenlegeeinrichtungen 3, 4, die Kettfadenzuführeinrichtung 5 sowie die Verbindungseinrichtung bzw. Nähwirkeinrichtung 8 zur Fixierung der Lagen untereinander stellen die Elemente der Produktionseinrichtung 2 der Nähwirkmaschine 1 dar.
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In die Nähwirkmaschine 1 ist erfindungsgemäß eine Beschichtungseinrichtung 10 zum Beschichten der in der Produktionseinrichtung 2 hergestellten Textilbahn TB mit Beschichtungsmittel B eingefügt. Außerdem ist eine Presseinrichtung 22 zum Einpressen und Abquetschen des Beschichtungsmittels B sowie eine Trocknungseinrichtung 30 zum Trocknen der Beschichtung nachgeschaltet, zwischen denen die beschichtete Textilbahn TB, hier also das beschichtete Gelege, jeweils hindurchgeführt wird. Der Trocknungseinrichtung 30 folgend ist am Ausgang der Textilmaschine 1 eine Freischneideeinrichtung 32 vorgesehen, welche die beschichtete Struktur vom Transportsystem 6 trennt, sowie eine Wickeleinrichtung 33, welche die beschichtete Textilbahn aufwickelt.
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Die Transporteinrichtung 6 reicht von stromaufwärts der Legeeinrichtungen 3, 4 bis zur Wickeleinrichtung 33, s. 1 (Wickeleinrichtung 33 ist in 2 nicht dargestellt).
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Wie in 3 dargestellt, umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung 10 vorliegend zwei Auftragseinrichtungen 12, 16, wobei die Auftragseinrichtung 12 Beschichtungsmittel B von unten an die Textilbahn TB anträgt, die andere Auftragseinrichtung 16 von oben. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die untere Auftragseinrichtung 12 eine untere Auftragswalze 13, auf die ein Walzenbezug 14 aus vorzugsweise Kunststoff aufgezogen ist. Ungefähr die untere Hälfte der unteren Auftragswalze 13, die von einer schematisch als Motor dargestellten Antriebseinrichtung 20 angetrieben wird, läuft in einem Reservoir 15, das mit Beschichtungsmittel B gefüllt ist. Das Beschichtungsmittel B ist im Falle der dargestellten Nähwirkmaschine 1 vorzugsweise eine wässrige Polymerdispersion; es können aber je nach Beschichtungsanforderungen (d.h. zu beschichtendes Material, Dicke und Anzahl der Faserstränge, Struktur der Textilbahn, geforderte mechanische Eigenschaften der Textilbahn, etc.) auch andere Beschichtungsmittel verwendet werden.
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Die untere Auftragswalze 13 schöpft bei ihrem Umlauf durch das Reservoir 15 Beschichtungsmittel B, das sich an dem Walzenbezug 14 anheftet, mitgenommen, nach oben aus dem Reservoir 15 heraus gefördert und zur Unterseite U der Textilbahn TB transportiert wird.
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Die obere Auftragseinrichtung 16 umfasst im Wesentlichen die vorzugsweise aus Stahl bestehende und keinen Walzenbezug aufweisende Auftragswalze 17. Auch die obere Auftragswalze 17 wird aktiv angetrieben, vorliegend mittels einer eigenen Antriebseinrichtung 21, die hier vereinfacht als Motor dargestellt ist. Alternativ kann auch eine gemeinsame Antriebseinrichtung mit entsprechenden Drehmomentübertragungselementen (z.B. Riemen) für die untere und obere Auftragswalze 13, 17 vorgesehen sein.
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Oberhalb der oberen Auftragswalze 17 ist ein weiteres Reservoir 19 angeordnet, das ebenfalls mit Beschichtungsmittel B gefüllt ist. Vorliegend ist in den beiden Reservoirs 15, 19 dasselbe Beschichtungsmittel B eingefüllt, was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Das Reservoir 19 ist derart ausgebildet, dass über die Länge der oberen Auftragswalze 17 Beschichtungsmittel B von oben auf die obere Auftragswalze 17 gelangt. Die entsprechende Dosierung kann auf verschiedenste Art erreicht werden, beispielsweise durch geeignete Wahl der Größe und Breite des zur oberen Auftragswalze 17 offenen Spalts des Reservoirs 19. Die obere Auftragswalze 17 trägt durch ihre Rotation das aufgenommene Beschichtungsmittel B von oben an die Oberseite O der Textilbahn TB heran.
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Die Füllhöhe des Reservoirs 15 und vorzugsweise auch diejenige des Reservoirs 19 sind bevorzugt auf konstante Werte regelbar, so dass reproduzierbare Bedingungen bei dem Beschichtungsmittelübertrag vom Reservoir 15 bzw. 19 zur Textilbahn TB realisierbar sind.
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Da sich die beiden Auftragswalzen 13, 17 gegenüber liegen und aufeinander (mit dazwischen befindlicher Textilbahn bzw. Gelege) mit Druck abrollen, wird das von beiden Seiten an die Textilbahn TB herangetragene Beschichtungsmittel B in die Textilbahn TB eingedrückt. Die Höhe des Drucks und/oder die Breite, über welche der Druck in Transportrichtung T appliziert wird, kann – neben dem gegenseitigen Walzenandruck (s.u.) – insbesondere über die Shore-Härte des Walzenbezugs 14 eingestellt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Walzenbezug 14 der unteren Auftragswalze 13 eine relativ geringe Shore-Härte auf, vorzugsweise im Bereich zwischen Shore-A von 40 bis 50. Durch diese Ausgestaltung wird das Beschichtungsmittel B gleichmäßig und zuverlässig in das Gelege eingedrückt. Der Auftragungsmechanismus ist wie folgt: Bei dem Gelege handelt es sich um eine gitterförmige Struktur. Der durch die Fäden gebildete „Rahmen" ist unmittelbar vor dem engsten Spalt des Auftragswalzenpaares 13, 17 vollständig mit Beschichtungsmittel B gefüllt. Beim Durchlaufen des engsten Spaltes des Walzenpaares 13, 17 wird das Beschichtungsmittel B zum Teil durch die den „Rahmen" bildenden Fäden gedrückt. Dies bewirkt das gewünschte Eindringen des Beschichtungsmittels in die Fäden bzw. das Garn.
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Alternativ zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform können beide Auftragswalzen 13, 17 mit einem Walzenbezug versehen sein, wobei vorteilhafterweise der eine Walzenbezug eine geringere Shore-Härte aufweist als der andere, wodurch ebenfalls eine vorteilhafte Auftragung des Beschichtungsmittels erreicht wird.
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Der Beschichtungseinrichtung 10 ist die Presseinrichtung 22 nachgeschaltet. Diese umfasst gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine untere, unter der Textilbahn TB laufende Quetschwalze 23, auf die ein Walzenbezug 24 aus vorzugsweise Kunststoff aufgezogen ist, und eine obere, oberhalb der Textilbahn TB laufende Quetschwalze 24, auf die ein Walzenbezug 26 aus vorzugsweise ebenfalls Kunststoff aufgezogen ist. Beide Quetschwalzen 24, 26 sind mit eigenen Antriebseinrichtungen 27, 28 verbunden, die hier vereinfacht als Motoren dargestellt sind. Wie im Falle der Auftragswalzen 13, 17 ist es auch möglich, lediglich eine einzige Antriebseinrichtung für beide Quetschwalzen 23, 25 vorzusehen, die mittels geeigneter Kraftübertragungsmittel verbunden sind. Auch kann entsprechend für alle vier Walzen 13, 17, 23, 25 nur eine einzige Antriebseinrichtung vorgesehen sein. Die Flächenpressung zwischen den Walzen 23, 25 kann eingestellt werden, so dass eine definierte Beschichtungsmenge in bzw. auf der Textilbahn TB erreicht wird. Hierzu sind die Quetschwalzen 23, 25 höhenverstellbar gelagert (angedeutet durch die Doppelpfeile 29), wodurch deren gewünschter Anpressdruck eingestellt werden kann. Somit kann die in der Textilbahn TB verbleibende Beschichtungsmittelmenge auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden. Auch die Auftragswalzen 13, 17 können entsprechend höhenverstellbar gelagert sein, um den Einpressdruck einzustellen (nicht dargestellt), mit dem das Beschichtungsmittel B in die Textilbahn TB gedrückt wird.
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Das Beschichtungsmittel B wird von der Beschichtungseinrichtung 10 in einer Menge zugeführt, die größer ist als diejenige Menge, welche letztendlich in der Textilbahn TB verbleiben soll. Durch das Einpressen des Beschichtungsmittels B in die Textilbahn TB mittels der Auftragswalzen 13, 17 und der Quetschwalzen 23, 25 sowie durch ein geregeltes Abquetschen insbesondere mittels der Quetschwalzen 23, 25 kann eine präzise Menge Beschichtungsmittel B in der Textilbahn TB verbleiben.
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Wie in der 3 angedeutet, durchläuft die Textilbahn TB die (nicht dargestellte) Verbindungseinrichtung 8, die Beschichtungseinrichtung 10, die Presseinrichtung 22 sowie die Trocknungseinrichtung 30, bestehend hauptsächlich aus Infrarot-Strahlern 31, im Wesentlichen linear. Biegespannungen in der Textilbahn TB bzw. im Gelege sowie aufwändige Umlenkeinrichtungen lassen sich somit vermeiden. Es sind aber auch andere, nicht-lineare Anordnungen der Einrichtungen denkbar, z.B. bei Webmaschinen.
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Die Auftragswalzen 13, 17 und die Quetschwalzen 23, 25 werden bevorzugt synchron zur Textilbahn TB angetrieben, d.h. die Geschwindigkeit der Textilbahn TB und die Umfangsgeschwindigkeiten der mit den Walzenbezügen 14 bzw. 24, 26 bezogenen Walzen 13, 17 bzw. 23, 25 sind im Wesentlichen gleich groß. Es sei allerdings auch darauf hingewiesen, dass die Umfangsgeschwindigkeiten der Auftragswalzen 13, 17 zur Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung 6 auch verschieden gewählt werden kann, womit die Menge des der Textilbahn TB zugeführten Beschichtungsmittels B einstellbar ist.
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In den Figuren ist der Einfachheit halber nicht dargestellt, dass die beiden Walzenpaare 13, 17 und 23, 25 seitlich aus der erfindungsgemäßen Nähwirkmaschine herausfahrbar sind, um die Walzen 13, 17 und 23, 25 bzw. deren Bezüge leichter zu reinigen, zu schleifen oder zu wechseln.
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Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Abwandlungen im Rahmen der Ansprüche sind ohne Weiteres möglich. Entsprechend einer solchen Abwandlung können nicht nur einzelne Faserstränge, wie dünnere Rovings oder dickere Rovings (Heavy Tows), zu einer beispielsweise Gitterstruktur gelegt und vernäht werden, sondern auch paarweise angeordnete Faserstränge, wobei jeder Faserstrang beispielsweise ca. 50.000 Einzelfilamente umfassen kann. Bei einer paarweisen Anordnung bilden dann Filament-Bündel beispielsweise von insgesamt ca. 100.000 Einzelfilamenten die Gitter aus. Auch mehr als zwei dicht nebeneinander gelegte Heavy Tows sind möglich, um daraus Gitter oder andere Strukturen aufzubauen, zu vernähen, zu beschichten, zu pressen und zu trocknen. Auf diese Weise kann den Produktionsbeschränkungen (Heavy Tow Faserstränge lassen sich momentan mit nicht wesentlich mehr als 50.000 Einzelfilamenten herstellen) elegant begegnet werden, so dass auch sehr massive Gitterstrukturen realisiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Textilmaschine, Nähwirkmaschine
- 2
- Produktionseinrichtung
- 3
- Erste Schussfadenlegeeinrichtung
- 4
- Zweite Schussfadenlegeeinrichtung
- 5
- Kettfadenzuführeinrichtung
- 6
- Transporteinrichtung
- 8
- Nähwirkeinrichtung
- 10
- Beschichtungseinrichtung
- 12
- Auftragseinrichtung
- 13
- untere Auftragswalze
- 14
- Walzenbezug
- 15
- Reservoir
- 16
- Auftragseinrichtung
- 17
- obere Auftragswalze
- 19
- Reservoir
- 20
- Antriebseinrichtung
- 21
- Antriebseinrichtung
- 22
- Presseinrichtung
- 23
- untere Quetschwalze
- 24
- Walzenbezug
- 25
- obere Quetschwalze
- 26
- Walzenbezug
- 27
- Antriebseinrichtung
- 28
- Antriebseinrichtung
- 29
- Höhenverstellung
- 30
- Trocknungseinrichtung
- 31
- Infrarot-Strahler
- 32
- Schneideeinrichtung
- 33
- Wickeleinrichtung
- T
- Transportrichtung
- S1
- Erste Schussfäden (45°)
- S2
- Zweite Schussfäden (–45°)
- S3
- Kettfäden (0°)
- TB
- Textilbahn
- B
- Beschichtungsmittel
- U
- Unterseite der Textilbahn
- O
- Oberseite der Textilbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Veröffentlichung „In-Situ Polymer Coating of Open Grid Warp Knitted Fabrics for Textile Reinforced Concrete Application“ von U. Koeckritz et al. in Journal of Industrial Textiles, Vol. 40, Nr. 2 Oktober 2010, S. 157 ff. [0011]