DE68910157T2

DE68910157T2 - Geflochtene Textilumhüllungen.

Info

Publication number: DE68910157T2
Application number: DE68910157T
Authority: DE
Inventors: Thomas B Conaghan; Iii Joseph S Kite; Michael John Piotrowski; Marie C Tresslar
Original assignee: Bentley Harris Manufacturing Co
Current assignee: Federal Mogul Systems Protection Group Inc
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2009-03-14
Also published as: EP0333279A3; US4870887A; KR890014810A; CA1305340C; JPH01298256A; KR970005848B1; EP0333279B1; JPH0788613B2; MX174599B; DE68910157D1; ES2045382T3; EP0333279A2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine geflochtene Textilumhüllung jener Art, die üblicherweise für den mechanischen, elektrischen, Flamm- bzw. Brand- oder thermischen Schutz von länglichen Objekten wie Rohren oder Stäben oder insbesondere Drahtbündeln verwendet wird, siehe EP-A-0 249 333. Solche Umhüllungen werden generell aus Textilgarnen ausgebildet, die Stapelfasern oder kontinuierliche Filamente aufweisen können. Stapelfasern sind generell relativ kurz, verglichen mit der Länge der Garne, die aus ihnen gebildet werden, und Garne werden generell ausgebildet durch Verzwirnen eines länglichen Faserbündels unter Ausbildung eines kohärenten Garns.
Kontinuierliche Filamente sind generell von einer solchen Länge, daß sie sich im wesentlichen über die Länge der Garne erstrecken, die aus ihnen gebildet werden. Zur Ausbildung von Kohärenz ist eine geringe oder keine Verzwirnung benötigt.
Das Textilgarnmaterial, aus dem geflochtene Umhüllungen ausgebildet werden, wird generell ausgewählt aus der Gruppe, die aus Keramik, Quarz, Glas, Kohlenstoff und technischen Kunststoffen (wie z.B. Nylon, Polyamide, Polyester etc.) und Mischungen hiervon besteht. Die Konstruktion wird generell gemäß den Anforderungen der Anwendung ausgewählt, für die die Umhüllung einzusetzen ist. Die Zahl und der Durchmesser der Filamente in jedem Garn und die Zahl von Garnen in dem Geflecht und die Zahl von Trägern auf der Flechtmaschine sind Faktoren, die verändert werden können, um die Flexibilität der Umhüllung und den Grad des von der Umhüllung geleisteten Schutzes zu verändern.

Diskussion des Standes der Technik

Die Verwendung einer geflochtenen Umhüllung hat den Vorteil, daß ihre Querabmessung durch das Aufbringen einer Längskraft oder eines nach außen gerichteten Radialdruckes verändert werden kann, was ein einzigartiges Merkmal einer geflochtenen Struktur darstellt. Dieses Merkmal erfordert, daß die Garne, aus denen die Umhüllung hergestellt ist, sich relativ zueinander auf gitterartige Weise bewegen können, d.h. durch Veränderung des Flechtwinkels. Diese Bewegung führt dazu, daß die Garne am Ende der Umhüllung radial abgeschrägt bzw. gespreizt werden, so daß die Umhüllung ausfranst, und das Erfordernis, daß das Garn relativ zueinander bewegbar sein soll, bedeutet im allgemeinen, daß es nicht möglich ist, das Ende der Umhüllung zum Verhindern eines solchen Ausfransens zu säumen bzw. einzufassen oder auf andere Weise zu versiegeln. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Wirkung dieses Problemes zu vermeiden oder wenigstens zu mindern.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß dieser Erfindung umfaßt eine geflochtene Textilumhüllung
(a) erste Garne, von denen jedes relativ flexible Filamente aufweist; und
(b) zweite Garne, die zumindest ein relativ steifes Filament aufweisen;
wobei die zweiten Garne gleichmäßig um den Umfang der Umhüllung verteilt sind und die Zahl der zweiten Garne etwa ein Drittel bis zwei Drittel der Zahl der ersten und zweiten Garne beträgt.
Das zweite Garn wird vorzugsweise weniger als fünf, besonders bevorzugt weniger als drei Filamente und insbesondere ein Filament aufweisen, welches hinreichend steif ist, um zu verhindern, daß sich die Filamente des ersten Garns radial nach außen aufspreizen. Geeignete Materialien für die Filamente des zweiten Garns umfassen technische Kunststoffe und gewisse Metalle. Ein besonders bevorzugtes zweites Garn besteht aus einem einzelnen Filament aus rostfreiem Stahl.
Die Umhüllung der Erfindung beinhaltet etwa ein Drittel bis etwa zwei Drittel von Garnen eines relativ steifen Filamentes wie einem rostfreien Stahldraht. Vorzugsweise beträgt die Zahl an zweiten Garnen von etwa 45 % bis etwa 55 %, insbesondere etwa 50 % der Zahl an ersten und zweiten Garnen.
Vorzugsweise werden die Garne symmetrisch auf die Flechtträger aufgebracht und dies kann die Proportionen an ersten und zweiten Garnen in der Umhüllung begrenzen bzw. beschränken, und zwar in Abhängigkeit von der Zahl der Träger auf der Flechtmaschine, die zur Herstellung der Umhüllung verwendet wird. Die genauen Eigenschaften der ersten und zweiten Garne werden ausgewählt gemäß der Garnkonstruktion und der Umhüllung, die aus den Garnen hergestellt wird, und insbesondere auf der Grundlage der Tendenz der relativ flexiblen Garne auszufransen.
Zusätzlich zum Vermindern der Tendenz einer geflochtenen Hülse, auszufransen, wenn die Hülsen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden, hat die Aufnahme von relativ steifen Filamenten den Vorteil, daß sie dazu führt, daß die Endabschnitte der Umhüllung sich nach innen verjüngen. Bei der Verwendung hilft diese Verjüngung nach innen, die Umhüllung auf einem länglichen Objekt z.B. durch Greifen des Objektes zu lokalisieren. Der zentrale Abschnitt der Umhüllung zwischen den verjüngten Endabschnitten neigt dazu, gegenüber dem Objekt hervorzuragen. Dies hat den Vorteil, daß eine thermisch Isolierung um das Objekt zusätzlich zu jener geschaffen wird, die durch das Material der Umhüllung selbst geschaffen wird, und zwar durch Ausbilden einer Lufttasche um das Objekt.
Beim Ausführen dieses Aspektes der Erfindung ist es von Vorzug, daß das zweite Garn aus einem relativ starren Material wie einem einzelnen Filamentdraht aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,075 mm und etwa 0,38 mm mit einem Young'schen Modul zwischen etwa 68 x 10&sup6; KN/m² und etwa 276 x 10&sup6; KN/m² und einer axialen Steifigkeit von etwa 45 bis etwa 3400 kg besteht, wobei axiale Steifigkeit definiert ist als das Produkt des Young'schen Modul und der Querschnittsfläche des Drahtes. Beim Herstellen der Umhüllung wird der Draht oder ein anderes relativ steifes Filament, welches das zweite Garn bildet, vorgespannt oder eingestellt z.B. durch Wickeln desselben auf die Flechtspule in einer relativ engen Helix. Bei dem Flechtbetrieb wird das geflochtene Rohr ausgebildet, wobei die geflochtene Struktur auf ihren minimalen Durchmesser gespannt oder gedehnt wird. Die Helix des zweiten Garns in dem Geflecht, wenn so ausgebildet, sollte wenigstens 1,3 mal so lang sein und vorzugsweise mehr als zweimal die Länge der Helix auf der Spule haben. Der Steigungswinkel der Helix des zweiten Garns in dem Geflecht sollte wenigstens zweimal und vorzugsweise mehr als viermal so groß sein wie der Steigungswinkel der Helix auf der Spule. Die gewählten Unterschiede in der Länge und den Steigungswinkeln hängen von der Größe und Steifigkeit des zweiten Garns ab und sind durch wenige Feldversuche bestimmbar. Wenn bei dem so ausgebildeten Geflecht die Spannung gelöst wird, hat das relativ steife vorgespannte bzw. voreingestellte Garn eine Neigung, in die Konfiguration zurückzukehren, die es auf der Spulenhelix hatte. Das Geflecht wird sich dann verkürzen und nimmt im Durchmesser zu, wie dies ein Geflecht natürlicherweise macht, wenn es in Längsrichtung komprimiert wird. In einem Schnitt bzw. Abschnitt der geflochtenen Umhüllung, die so ausgebildet ist, ist eine Abnahme im Durchmesser an den Schnittenden zu sehen. Offensichtlich, weil das nicht aus Draht bestehende Garn keine Einstückigkeit bzw. Integrität aufweist, neigen die Kräfte in dem Draht dazu, eine radiale Kontraktion der Endhelices zu veranlassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer geflochtenen Umhüllung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
(a) erste Garne, von denen jedes relativ flexible Faserfilalemente aufweist und
(b) zweite Garne mit zumindest einem relativ steifen Filament
zusammenzuflechten, wobei die Zahl von Flechtträgern, die das zweite Garn tragen, etwa ein Drittel bis etwa zwei Drittel der Gesamtzahl an Trägern beträgt, die verwendet werden, um die Umhüllung auszubilden, und die zweiten Garne gleichmäßig um den Umfang der Umhüllung verteilt werden.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren die Verwendung von relativ steifen Filamenten, die in der Lage sind, eine permanente Einstellung einzunehmen, wie ein einzelner Filamentdraht, der vorzugsweise ein Young'sches Modul zwischen etwa 68 x 10&sup6; und etwa 276 x 10&sup6; KN/m² und eine axiale Steifigkeit von etwa 45 bis 3400 kg hat, und zwar als das zweite Garn, und das Vorspannen des zweiten Garns in gewundene Form, z.B. durch Wickeln des zweiten Garns in einer festen bzw. engen Helix auf die Flechtspulen. "Fest bzw. eng" ergibt sich in diesem Zusammenhang aus der Relation zu der Helix des Drahtes in dem Geflecht. Bei dem Flechtbetrieb wird die Flechtröhre ausgebildet, wobei die geflochtene Struktur auf ihrem minimalen Durchmesser unter Spannung steht. Vorzugsweise hat die Helix des Drahtes in dem Geflecht, wenn sie so ausgebildet wird, wenigstens das 1,3-fache und vorzugsweise mehr als das Zweifache der Länge der Helix des Drahtes und die Steigung der Helix ist wenigstens zweimal so groß wie jene auf der Spule, wobei das gewählte Maß für einen gegebenen Draht und ein gewünschtes Produkt durch wenige Feldversuche bestimmt wird.
Vorzugsweise ist das Verfahren gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, eine Polymerummantelung auf die geflochtene Umhüllung aufzubringen. Das ummantelte Polymer kann auf eine oder auf beide der Hauptf lächen der Umhüllung aufgebracht werden; es kann aufgebracht werden durch Tauchbeschichten oder durch Sprühen.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die die Herstellung von geflochtenen Umhüllungen darstellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden; und
Fig. 2 und 3 sind Ansichten, die die geflochtene Umhüllung jeweils unter Spannung in der Flechteinrichtung und in entspannter Form, geschnitten auf eine zur Verwendung geeignete Länge zeigen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine Flechteinrichtung 10, die eine Vielzahl von Spulen oder Trägern 11 aufweist, wobei Draht- und Nichtdraht-Garnträger auf der Flechtmaschine in einer vorbestimmten Beziehung angeordnet sind. Bei einer bevorzugten Anordnung ist jeder andere Träger ein Drahtträger, wobei der Draht die relativ steife Komponente der geflochtenen Umhüllung bildet. Wie es oben angedeutet ist, wird die Umhüllung 12 unter Spannung geflochten, so daß die Umhüllung bei ihrem minimalen Durchmesser geflochten wird. Vorzugsweise wird die neu geflochtene Umhüllung einer Wärmebehandlung durch eine Erwärmungseinrichtung ausgesetzt, die schematisch bei 13 dargestellt ist. Eine Polymerummantelung bzw. -beschichtung kann als ein Spray, wie angedeutet durch eine Sprüheinrichtung 14, oder durch Eintauchen in ein Bad (nicht gezeigt) aufgebracht werden. Nach dem Trocknen wird die fertiggestellte Umhüllung auf eine Aufnahmetrommel 15 gewickelt.
Fig. 2 stellt die Umhüllung während des Flechtens dar, wobei die Umhüllung unter Spannung steht. Fig. 3 zeigt einen Schnitt derselben Umhüllung, die auf eine geeignete Länge geschnitten ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wobei die Umhüllung sich im entspannten Zustand axial komprimiert. Man nimmt an, daß dies an der Tendenz des relativ steifen Garns liegt, in die Form zurückzukehren, in der es zuvor als eine Helix auf die Flechtträgerspulenhelix gewickelt war. Wenn sich das Geflecht verkürzt, nimmt der Durchmesser auf etwa das Vierfache des Durchmessers der gespannten Umhüllung zu, mit der Ausnahme an den Enden, bei denen die Kräfte in dem Draht eine radiale Kontraktion der Endhelices verursachen.

Beispiel

Eine Umhüllung wurde geflochten unter Verwendung einer Flechteinrichtung mit 96 Trägern, und zwar aus einem Garn, welches zwei Stränge von texturiertem Glasfaserstoff, ETG9.0, vertrieben von Owens Corning, und ein relativ steifes Garn aus hartem rostfreien Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,15 mm und einem Young'schen Modul von etwa 158 x 10&sup6; KN/m² und einer axialen Steifigkeit aufweist, die zu etwa 295 kg bestimmt wurde. Die Garne wurden symmetrisch auf die Flechteinrichtung aufgebracht bzw. geladen. Die Länge der Helix des Drahtes auf der Spule betrug etwa 5,7 cm und die Länge der Helix desselben Drahtes in dem Geflecht, wenn es unter Spannung war, betrug etwa 16 cm. Das Verhältnis von
Draht zu Gesamtgarn betrug 50 %. Ein Vergleich der Umhüllung, wie sie unter Spannung geflochten wird, und in ihrem entspannten verkürzten Zustand, ist unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ersichtlich.
Die thermischen Isolierungseigenschaften der Umhüllung wurden mit jenen einer Umhüllung verglichen, die keinen Draht enthielt, und es wurde herausgefunden, daß die Umhüllung der Erfindung eine bessere Leistung zeigte. Es wird angenommen, daß diese Ergebnisse sich aus der Fähigkeit der Umhüllung der Erfindung ergeben, eine Lufttasche um das zu isolierende Objekt einzuschließen, und zwar dies wiederum aufgrund der radialen Nachgiebigkeit bzw. Elastizität der Umhüllung, die erteilt wird durch die relativ steife Drahtkomponente.

Claims

1. Geflochtene Textilumhüllung mit:

(a) ersten Garnen, von denen jedes relativ flexible Filamente aufweist; und

(b) zweiten Garnen, die zumindest ein relativ steifes Filament aufweisen;

wobei die zweiten Garne gleichmäßig um den Umfang der Umhüllung verteilt sind, wobei die Zahl der zweiten Garne von etwa einem Drittel bis etwa zwei Drittel der Zahl der ersten und zweiten Garne beträgt, wobei das zweite Garn auf eine relativ feste gewundene Form vorgespannt ist, und wobei die Umhüllung unter einer hinreichenden Spannung geflochten wird, um die Helices der Garne in dem Geflecht um mindestens 30 % während des Flechtens zu verlängern.

2. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Garn einen Metalldraht aufweist.

3. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht ein Young'sches Modul von etwa 68 x 10&sup6; bis etwa 276 x 10&sup6; KN/m² und eine axiale Steifigkeit von etwa 45 bis etwa 3400 kg hat.

4. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung hinreichend ist, um die Helix der Garne in dem Geflecht um zumindest 100 % während des Flechtens zu verlängern.

5. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht rostfreier Stahl ist.

6. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht einen Durchmesser zwischen etwa 0,075 mm und 0,38 mm hat.

7. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Garn Glasfasern aufweist.

8. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Flechten eine Polymerummantelung auf die ersten und die zweiten Garne aufgebracht wird.

9. Geflochtene Umhüllung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Polymerummantelung thermoplastisch ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer geflochtenen Textilumhüllung, welches den Schritt aufweist:

(a) erste Garne, von denen jedes relativ flexible Filamente aufweist; und

(b) zweite Garne, die zumindest ein relativ steifes Filament aufweisen, das vorzugsweise ein Young'sches Modul von etwa 68 x 10&sup6; bis etwa 276 x 10&sup6; KN/m² und eine axiale Steifigkeit von etwa 45 bis 3400 kg hat,

zusammenzuflechten, wobei die Zahl der Flechtträger, die das zweite Garn tragen, etwa ein Drittel bis etwa zwei Drittel der Gesamtzahl an Trägern beträgt, die zur Ausbildung der Umhüllung verwendet werden, und wobei die zweiten Garne auf eine relativ enge bzw. feste gewundene Form vorgespannt werden und gleichmäßig um den Umfang der Umhüllung verteilt werden, wobei die Umhüllung unter einer hinreichenden Spannung geflochten wird, um die Umhüllung während des Flechtvorganges um wenigstens 30 % zu verlängern.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Garne Glasfasern aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das relativ steife Filament ein Metalldraht ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht ein einzelner Filamentdraht mit einem Durchmesser von etwa 0,075 mm bis 0,38 mm ist.

14. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt, Wärme auf die geflochtene Umhüllung aufzubringen.

15. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt, eine Polymerummantelung auf die geflochtene Umhüllung aufzubringen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerummantelung auf die Außenfläche der geflochtenen Umhüllung aufgebracht wird.