Direct Roving Tex: Auswahl von 2400, 4800 oder 9600 für Pultrusion und Filamentwicklung

Eine Pultrusionsanlage, die nie richtig sauber läuft, hat in der Regel ein Problem mit der Faserzusammensetzung (Tex), nicht mit dem Harz. Das Profil weist an den Ecken trockene Stellen auf, sobald die Geschwindigkeit erhöht wird. Oder der Glasfaseranteil liegt unter dem in der Zeichnung vorgegebenen Wert, und auch eine höhere Düsentemperatur kann diese Differenz nicht ausgleichen. Oder alle Positionen auf dem Spulenträger sind belegt, und der Abschnitt weist trotzdem zu wenig Fasern auf. Keiner dieser Fehler ist im Datenblatt ersichtlich, da dort keine Fehler vorliegen. Die Fehler entstehen, weil die Faserzusammensetzung aus einem Katalog und nicht direkt von der Anlage übernommen wurde.

Dieser Leitfaden erläutert die Wahl zwischen 2400, 4800 und 9600 Tex so, wie es ein Verfahrenstechniker tatsächlich tut: was die Zahl misst, warum zwei Rovings mit der gleichen Tex nicht austauschbar sind, wie viele Fäden ein bestimmtes Profil benötigt und welche Kosten jede höhere Feinheit verursacht.

Was tex tatsächlich misst (und welche Ertragszahl dahintersteckt)

Tex ist eine lineare Dichte: Gramm pro 1000 Meter. Ein 2400-Tex-Roving wiegt 2,4 g pro Meter; 4800 Tex wiegt 4,8 g; 9600 Tex wiegt 9,6 g. Das ist die vollständige Definition, und es ist wichtig, sie klarzustellen, da Tex oft als Kurzform für „Dicke“ verwendet wird, wodurch zwei Dinge verschleiert werden: der Filamentdurchmesser im Inneren des Strangs und die Festigkeit des daraus hergestellten Laminats.

Wenn Ihre Zeichnungen oder Ihre Einkaufsabteilung mit US-Einheiten arbeiten, erscheint dieselbe Spezifikation als Ausbeute in Yards pro Pfund, was dieselbe Eigenschaft aus der anderen Richtung ausdrückt:

In einem Satz:yd/lb = 496.055 ÷ tex.

tex	g/m	≈ yd/lb
1200	1.2	413
2400	2.4	207
4800	4.8	103
9600	9.6	52

Die Umrechnung ist arithmetisch und keine Annäherung an das Materialverhalten: 1 lb = 453,592 g und 1 yd = 0,9144 m, und die Konstante ergibt sich aus diesen beiden Werten. Dies ist wichtig, da ein US-amerikanischer Händler mit der Angabe „206 tex“ und ein Datenblatt des Herstellers mit „2400 tex“ dasselbe Roving mit zwei unterschiedlichen Bezeichnungen beschreiben. Rechnen Sie die Werte vor dem Vergleich um und tragen Sie niemals Tex- und Streckgrenzenwerte in dieselbe Tabelle ein, ohne die Spalten entsprechend zu kennzeichnen.

Gleiches Tex, unterschiedliche Stränge

Zwei Lieferanten können beide 4800 tex angeben und trotzdem Stränge liefern, die sich unterschiedlich verhalten, denn tex ist das Produkt zweier unabhängiger Entscheidungen: wie viele Filamente die Buchse enthält und wie dick jedes einzelne Filament ist.

Ein E-Glas-Filament mit 17 µm Durchmesser weist eine Dielektrizitätskonstante von etwa 0,58 tex auf; bei 24 µm Durchmesser sind es etwa 1,15 tex (bei einer angenommenen Glasdichte von 2,55 g/cm³). Daraus ergibt sich folgendes Ergebnis: Eine mit 4.000 Löchern versehene Buchse, gezogen mit 17 µm Durchmesser, weist eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2.315 tex auf, während eine Buchse mit 2.000 Löchern und 24 µm Durchmesser eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2.307 tex aufweist. Bei gleicher Dielektrizitätskonstante, halber Lochzahl und Filamenten mit etwa 40 % größerem Durchmesser.

Die beiden Materialarten verhalten sich im weiteren Verlauf nicht gleichwertig. Ein Bündel vieler feiner Filamente bietet dem Harz eine deutlich größere Oberfläche und breitet sich zu einem flacheren Band aus, was die Benetzung und das Füllen eines breiten, dünnen Hohlraums erleichtert. Ein Bündel weniger, gröberer Filamente hingegen entwässert und imprägniert anders, widersteht dem Öffnen am Düseneingang und überträgt seine Eigenfestigkeit anders auf das Laminat. Keine der beiden Varianten ist prinzipiell besser; es handelt sich um unterschiedliche Werkzeuge.

Die empfohlene Vorgehensweise ist einfach und kostengünstig: Fragen Sie neben der Faserstärke (Tex) auch nach dem Filamentdurchmesser und der Anzahl der Bohrungen in den Buchsen. Hersteller veröffentlichen Faserstärke und Durchmesser genau aus diesem Grund in separaten Spalten. Dies ist der schnellste Weg, um herauszufinden, ob ein günstigeres 4800er-Fasergarn die gleiche Verstärkung aufweist oder lediglich die gleiche Faserstärke.

Die Massenbilanz: vom Profil zu den Enden

Dies ist die Berechnung, die aus einer Zeichnung einen Spulenplan erstellt. Drei Schritte, wobei die Annahmen genauso wichtig sind wie die Arithmetik.

Schritt 1 — Glasmasse pro Meter.Man berechnet das Volumen eines Meters Profil, indem man die Querschnittsfläche in cm² mit 100 multipliziert. Anschließend multipliziert man dieses Volumen mit dem angestrebten Faservolumenanteil und der Glasfaserdichte. Für die Dichte wird hier ein Wert von 2,55 g/cm³ verwendet.

Schritt 2 — endet.Man teilt die Glasmasse pro Meter durch die Masse, die ein Ende pro Meter liefert, was tex ÷ 1.000 entspricht.

Schritt 3 – runden und erneut prüfen.Die Endwerte sind ganze Zahlen. Runden Sie auf und berechnen Sie dann den tatsächlichen Faseranteil, den Sie herstellen werden, denn das ist das Profil, das Sie ausliefern werden.

Annahmen, die Sie einmalig darlegen, damit Sie Ihre eigenen einsetzen können: Die gesamte Bewehrung besteht aus Rovings (keine Matten, Schleier oder Füllstoffe im Querschnitt), der Zielwert für Vf ist ein Volumenanteil und kein Gewichtsanteil, und Düsenspalt und Harzrückfluss werden vernachlässigt. Jede Änderung dieser Annahmen führt zu veränderten Werten.

Beispielrechnung: ein 100 mm × 6 mm flaches Profil mit einem Ziel-Vf von 0,60.

Die Fläche beträgt 6,00 cm², daher enthält ein Meter Profil 600 cm³ Material.

Glasvolumen = 600 × 0,60 = 360 cm³

Glasmasse = 360 × 2,55 =918 g/m

tex	g/m pro Ende	Erforderliche Enden (genau)	endet auf Bestellung	g/m geliefert	Vf hat tatsächlich gebaut
2400	2.4	382,5	383	919.2	0,601
4800	4.8	191,3	192	921,6	0,602
9600	9.6	95,6	96	921,6	0,602

Alle drei tex-Optionen treffen innerhalb der Rundung das Ziel. Genau das ist der Punkt: Zum jetzigen Zeitpunkt der Berechnung erscheint tex als freie Wahl. Die ausschlaggebenden Unterschiede sind in dieser Tabelle nicht enthalten.

Was Sie gewinnen und was Sie bezahlen, wenn Sie eine Stufe aufsteigen

Aus 383 Enden werden 192, dann 96. Dieses eine Verhältnis bestimmt vier separate Konten, und sie bewegen sich nicht alle in die gleiche Richtung.

Spulenpositionen und Einfädelzeit.Die Kosten für das Spulengerüst fallen pro Position an, ebenso wie der Arbeitsaufwand für das Einfädeln. Durch Halbieren der Enden halbieren sich beide Kosten. Bei Anlagen, bei denen die Spulengerüstlänge den begrenzenden Faktor darstellt – was bei den meisten Pultrusionsanlagen der Fall ist – ist dies oft der eigentliche Grund für den Wechsel in eine höhere Position, und das Material spielt dabei keine Rolle.

Änderungen und Spleißungen von Verpackungen.Die Hälfte der Enden bedeutet die Hälfte der Pakete, also halb so viele Abwickelvorgänge und halb so viele Spleißvorgänge pro Schicht. Bei kontinuierlichem Betrieb ist eine geringere Unterbrechungsrate wichtiger als eine nur geringfügig bessere Ausbeute, da jeder Spleißvorgang eine potenzielle Fehlerquelle darstellt.

Durchnässt.Hier bedarf die Katalogangabe einer Einschränkung. Ein höherer Tex-Wert erhöht zwar den Faserdurchsatz pro Ende, und das wird auch auf der Produktseite explizit erwähnt: Ein höherer Tex-Wert bedeutet einen dickeren Strang, wodurch der Faseranteil erhöht und die Produktion beschleunigt werden kann. Das stimmt und bezieht sich auf den Durchsatz pro Ende. Es ist keine Garantie dafür, dass Ihre Imprägnierung mithalten kann.

Die Verweilzeit im Harzbad entspricht der Badlänge geteilt durch die Bandgeschwindigkeit. In einem 0,6 m langen Bad, das mit 0,3 m/min betrieben wird, verweilt jeder Strang zwei Minuten im Harz; bei 0,6 m/min eine Minute; bei 1,2 m/min dreißig Sekunden. Ein gröberes Faserbündel weist mehr Filamentschichten auf, die vom Harz durchdrungen werden müssen, sodass die gleiche Verweilzeit eine geringere Durchdringung bewirkt. Erhöht man gleichzeitig die Faserfeinheit (Tex) und die Bandgeschwindigkeit – was genau der Argumentation zur Steigerung des Durchsatzes entspricht –, verstärken sich die beiden Effekte und wirken dem Durchnässen entgegen.

Fasergehaltsauflösung.Ein Ende von 2400 tex verschiebt Vf auf diesem Profil um etwa 0,16 Prozentpunkte. Ein Ende von 4800 tex verschiebt es um 0,31; ein Ende von 9600 tex um 0,63. Bei einer Spezifikation von 60 ± 1 % sind alle drei Optionen geeignet. Wenn Sie innerhalb eines Ein-Punkt-Fensters (62 % bis 63 %) beschneiden oder einen Kundencoupon berücksichtigen, bietet Ihnen 2400 tex etwa sechs Schritte innerhalb dieses Fensters, 9600 tex hingegen kaum einen.

Zusammenfassend lässt sich ein einheitliches Muster feststellen: Dünne Wände, kleine Abschnitte und geringe Toleranzen im Fasergehalt begünstigen feinere Tex-Werte, da die zusätzlichen Fadenenden für eine höhere Auflösung und gleichmäßigere Verteilung sorgen. Dicke Abschnitte, lange Lauflängen und durch die Spulenanordnung begrenzte Linien erfordern hingegen gröbere Tex-Werte, da weniger Fadenenden die Einfachheit verbessern. Nur wenige Linien werden durch alle vier Faktoren gleichzeitig eingeschränkt, weshalb sich die Ergebnisse bei zwei Spinnereien mit demselben Profil unterscheiden.

Pultrusion und Filamentwicklung: gleiche Tex, zwei Decken

Derselbe Tex verhält sich in den beiden Prozessen unterschiedlich, weil die einschränkende Bedingung nicht dieselbe ist.

In PultrusionDie Öffnung an der Oberseite der Matrize ist der Matrizeneingang. Jedes Ende muss zu einem Band aufgespreizt werden, das den Hohlraum gleichmäßig, lückenlos und ohne Überlappung ausfüllt. Mehrere, dünnere Enden lassen sich leichter aufspreizen und füllen einen breiten, flachen Bereich besser aus; weniger, dickere Enden sind steifer, widerstehen dem Öffnen und können dazu führen, dass die Ecken nicht ausreichend gefüllt sind. Die praktische Materialstärke hängt also davon ab, wie viele Enden Ihr Spulenhalter aufnehmen kann und wie gut Ihre Vorspreizung funktioniert – nicht von den Angaben im Datenblatt.

In FilamentwicklungDie Obergrenze liegt in der Bandbreite und der Spannung. Bei gleichem Durchsatz liefern 48 Fäden mit 2400 tex und 12 Fäden mit 9600 tex die gleiche Masse pro Stunde. Zwölf Fäden bedeuten einen kürzeren Spannungsweg und weniger Führungen, was die Kontrolle und das Nachfädeln erleichtert. Allerdings transportiert jede dieser zwölf Spulen nun die vierfache Masse, sodass sich ein Hänger, eine fehlerhafte Spule oder eine Spannungsspitze als Bandfehler über einen größeren Bereich bemerkbar macht. Auch die Bandbreite pro Wickelvorgang ist wichtig, da sie sich mit der Tex-Zahl ändert: Ein gröberes Rovings deckt in einem Wickelvorgang mehr Breite ab, wodurch sich die Anzahl der Wickelvorgänge zum Schließen einer Lage ändert.

Ein Rovings, das sich bei 383 Enden durch eine Pultrusionsdüse ideal eignet, kann bei 12 Enden auf einem Dorn die falsche Wahl sein. Gleiche Anzahl, unterschiedliche optimale Ergebnisse.

Die Durchsatzzahl, die die Größe Ihres Fangkorbs bestimmt

Bevor Sie sich für einen Tex entscheiden, prüfen Sie, was Ihr Creel zu bieten hat:

Die Rechenoperation besteht aus einer Zeile:kg/h = Enden × (tex ÷ 1000) × Bandgeschwindigkeit (m/min) × 0,06.

Bei einer Geschwindigkeit von 25 m/min benötigt man für eine Fördermenge von 172,8 kg/h 48 Enden mit 2400 tex, 24 Enden mit 4800 tex oder 12 Enden mit 9600 tex.

tex	endet bei 172,8 kg/h und 25 m/min	endet bei 345,6 kg/h und 25 m/min
2400	48	96
4800	24	48
9600	12	24

Diese Kennzahl bestimmt die Spulengröße, die Packungsmasse und das Abnahmeintervall. Sie gibt weder Auskunft darüber, ob die Bahn benetzt wird – dafür ist die oben beschriebene Verweilzeitberechnung zuständig –, noch darüber, ob sich das Profil füllt. Verwenden Sie diese Kennzahl zur Dimensionierung der Spule und überprüfen Sie anschließend mit den beiden anderen Kennzahlen, ob die dimensionierte Spule tatsächlich lauffähig ist.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich einfach das gröbste Garn kaufen, um Fadenverlust zu vermeiden?

Das ist möglich, und bei einer mit Garnrollen begrenzten Produktionslinie ist es oft die richtige Wahl. Prüfen Sie zunächst zwei Dinge: die Verweilzeit des Waschbades bei der angestrebten Geschwindigkeit und ob eine der beiden Feinheitsstufen für Ihre Fasertoleranz zu grob ist. Sind beides in Ordnung, ist die gröbere Feinheit aufgrund ihrer Einfachheit vorzuziehen.

Zwei Lieferanten geben den gleichen Preis an – sind diese austauschbar?

Nicht unbedingt. Fragen Sie nach dem Filamentdurchmesser, der Anzahl der Buchsenlöcher und dem verwendeten System zur Größenbestimmung. Filamente mit gleicher Faserstärke, aber unterschiedlicher Strangkonstruktion, werden unterschiedlich benetzt und die Festigkeit des Laminats ist nicht identisch.

Liegt 4800 Tex „zwischen“ 2400 und 9600?

In Bezug auf die Masse, ja: genau doppelt und halb. In Bezug auf den Prozess, nein. Es halbiert die Enden, ohne die Anzahl der Justierschritte zu halbieren, und es verdoppelt den Massenstrom pro Verpackung, anstatt ihn zu vervierfachen. Die Kompromisse sind nicht linear, weshalb die mittlere Option oft diejenige ist, die zu einer Linie mit festem Spulenrahmen und engen Toleranzen passt.

Wählen Sie den Text, den Ihre Zeile aufnehmen kann.

Tex ist eine Entscheidung, die sich an den Vorgaben eines Datenblatts orientiert. Man beginnt mit dem Querschnitt und dem angestrebten Fasergehalt, rechnet in Gramm pro Meter um, teilt durch Tex, um die Fadenlänge zu erhalten, und prüft dann die drei Dinge, die kein Katalog beantworten kann: ob der Spulenkorb genügend Platz bietet, ob das Fadenbad ausreichend Zeit hat und ob ein Fadenende fein genug eingestellt werden kann.Stöbern Sie in den Glasfaserverstärkungsprodukten von Ruifiber.um die Verstärkungsreichweite entlang dieser Roving-Linie zu sehen und zu lesenDirektroving für Pultrusion und FilamentwicklungErstellen Sie eine Seite, bevor Sie eine Angebotsanfrage senden, auf der Sie Ihren Prozess, Abschnitt, Ziel-Vf und Harz benennen – je mehr davon Sie angeben, desto mehr Antworten erhalten Sie, die bereits auf Ihre Produktlinie abgestimmt sind.