CN101421197B - 复合丝的制造方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合丝的制造方法和装置，所述复合丝由连续的玻璃长丝和高收缩的连续热塑性有机材料长丝结合形成。根据本发明，热塑性长丝在被拉拔、加热然后喷射到一运动支承件(17)上之后，以层片体(10)的形式与玻璃长丝束或层片体(2)混合，热塑性长丝喷射到支承件上时的速度大于所述支承件的行进速度。本发明也涉及适于使用所述方法的装置。

Description

复合丝的制造方法和装置
技术领域
本发明涉及复合丝的制造方法和装置，所述复合丝由许多连续的玻璃长丝和高收缩的连续热塑性有机材料长丝结合而形成。
背景技术
复合丝的制造尤其在EP-A-0367661中提出，其提出的方法使用第一设备和第二设备，所述第一设备具有装有熔融态玻璃的拉丝模(filière)，玻璃长丝从拉丝模拉出，所述第二设备具有拉丝头，所述拉丝头在压力下被供以输送连续长丝的热塑性有机材料。
两种类型的长丝结合成至少一复合丝，并且在结合时，长丝可呈层片体状或呈层片体和丝状。在复合丝中，玻璃长丝或玻璃丝被热塑性长丝围绕，所述热塑性长丝防止玻璃丝在与丝接触的固体表面上的摩擦。
如果掺入热塑性长丝可提高丝的抗磨性，则由于所述长丝的收缩现象，掺入热塑性长丝也就使丝具有张力，从而引起玻璃长丝波伏(ondulation)。当复合丝卷成筒卷的形式时，波伏现象看得特别清楚，因为筒卷在其整个周边上出现变形。
收缩现象具有多种缺陷：它要求必须使用厚筒管来制作筒卷，以使之可耐受复合丝施加的包紧力，且由于筒卷不具有对于所针对的应用来说所需的理想的几何特征，因此这种收缩现象影响到从筒卷放丝。此外，这种丝不利于制作可用作加强大尺寸平整构件的加固材料的织物，因为由于波伏，长丝在最终复合制品中未完全排齐。丝沿给定方向的加固能力降低。
为了解决热塑性长丝的收缩问题，已提出各种不同的解决方案。
EP-A-0505275提出的复合丝制造方法类似于前述EP-A-0367661中提出的方法，其提出借助于合成纤维工业领域通常使用的拉丝头来形成热塑性长丝。这样，可获得由一根或多根玻璃丝围绕以有机长丝所形成的复合丝，其独立于用于挤压有机长丝的拉丝头的配置。
EP-A-0599695提出，使热塑性长丝与玻璃长丝混合，相互混合时，所用速度大于玻璃长丝的拉拔速度。速度差被确定成：收缩现象补偿热塑性长丝相对于玻璃长丝的过量初始长度。
在一实施方式中，热塑性长丝在一速度可变的滚筒式拉丝机上通过，其加剧长度过量，这允许获得这样的复合丝：其中的玻璃长丝呈线性且热塑性长丝卷曲。
EP-A-0616055也提出玻璃/热塑性复合丝的生产方法，其在于使一热塑性长丝层片体与一玻璃长丝束或一玻璃长丝层片体混合，热塑性长丝在汇合点的上游，在高于其松弛温度的温度下受到加热、被拉伸，然后被冷却。获得的复合丝无卷曲且长时间稳定。
不经过丝块摇纱及卷绕丝的中间工序而直接制造粗纱(英文为“rovings”)，以与玻璃长丝的拉制相兼容的速度，在拉丝模下通过拉制复合丝连续地进行。在汇合点上游也较高的热塑性长丝拉制速度与已经较大的该速度(每秒约数米至十来米)相关。
在这种条件下无卷曲复合丝的生产，通过使拉丝机转动构件的相对速度与玻璃长丝和热塑性长丝的拉制速度之间初始差的保持准确同步来进行。
这些条件限于收缩率有限的热塑性材料。一旦收缩较大，拉丝机就不起作用，因为其速度不能再提高，以充分增大热塑性长丝的长度来使复合丝不卷曲。
发明内容
本发明旨在提出可制造复合丝的方法，所述复合丝具有相互混合的收缩率大的连续热塑性材料长丝以及连续的玻璃长丝，在其制造时不具有任何卷曲且长时间保持稳定。
该目的通过本发明提出的复合丝制造方法而实现，其中所述复合丝由自拉丝模的孔被机械拉拔的连续玻璃长丝和来自拉丝头的连续热塑性有机材料长丝相互混合而形成，其中所述拉丝模充注有熔融玻璃，热塑性长丝以层片体的形式混合到玻璃长丝束或玻璃长丝层片体中，其中，在与玻璃长丝相互混合之前，热塑性长丝被拉拔、加热和喷射到运动中的支承件上；并且，所述热塑性长丝在喷射到所述支承件上时的速度大于所述支承件的行进速度。被加热的热塑性长丝的拉拔和喷射的组合作用使之具有较大的卷曲度，其此后可补偿复合丝中热塑性材料的收缩。
有利地，热塑性长丝的加热和喷射同时进行。
根据本发明第一实施方式，热塑性长丝以层片体(nappe)的形式被一直导向至也呈层片体形式的玻璃长丝，且在涂布辊和所有长丝结合成复合丝的聚束点之间，以相同的速度与玻璃长丝结合。
根据另一实施方式，热塑性长丝沿运动中的支承件的行进方向喷射到置于所述支承件上的玻璃长丝上。因此，获得由卷曲热塑性长丝与线性玻璃长丝交缠而形成的一层片体，然后该层片体被聚束以构成复合丝。
按本发明的方法可获得无任何波伏的复合丝：进入复合丝结构中的玻璃长丝在它们与热塑性长丝聚束之后立即呈线性，且在卷绕收集之后保持其线性状态。最后，复合丝中的热塑性长丝可根据其起初确定的卷曲度呈线性或波伏状。
根据本发明，在通常的玻璃丝生产条件下，可形成筒卷，尤其是因为缺乏复合丝的包紧力，可使用普通厚度的筒管，必要时，这些筒管可被脱去以获得丝团和再使用。其优越性是可根据退绕原理(从外部)或拆纱原理(从内部)引出复合丝。
除可利用高收缩的热塑性材料获得无波伏的复合丝之外，本发明的方法还确保长丝在复合丝中的均匀分布和充分的相互混合。
本发明还提出使用这种方法的装置。
根据本发明，为了能制造由连续玻璃长丝和收缩率大的连续热塑性长丝形成的复合丝，该装置一方面具有一设备，该设备具有至少一被供给熔融态玻璃的、其下表面具有许多孔的拉丝模，该拉丝模连接于涂布装置，另一方面，所述装置具有一设备，该设备具有至少一个在压力下被供给熔融态热塑性有机材料的、其下表面配有多个孔的拉丝头，该拉丝头关连于滚筒式拉丝机、配有加热部件的热塑性长丝喷射装置、滚筒式运动支承件、以及使热塑性长丝与玻璃长丝混合的部件，最后所述装置还具有为两个设备所公用的、允许集结并卷绕复合丝的部件。
滚筒式拉丝机具有至少两个辊，它们以可变速度运转，优选确保热塑性长丝的不断增大的线速度。当拉丝机具有多于两个的辊时，这些辊最好成对地运转。拉丝机可配有加热部件，例如电加热部件或红外线加热部件，其优选布置在热塑性长丝所遇到的第一滚筒中，以使热塑性长丝预热，从而便于其拉拔。
优选地，使热塑性长丝喷射到运动支承件上的部件是利用流体性能的装置，所述流体可以是压送或压缩的液体或气体例如空气。有利地，它是文丘里系统，其作用仅仅是喷射热塑性长丝，使其具有适当的定向和空间分布，而不使其具有附加速度。
根据本发明的一优选实施方式，加热部件，尤其是电加热部件，与确保喷射热塑性长丝的装置相连接。这样，热塑性长丝在接近其软化温度的温度下的加热均匀地快速进行，从而在喷射到运动支承件上时，获得合乎要求的卷曲状态。
运动支承件可由其表面具有穿孔的滚筒构成，其具有使内部容积分成至少两个隔间的隔离件，其中一个隔间连接于使之保持负压的装置，另一个隔间连接于增压装置。隔间的尺寸和布置选择成：使热塑性长丝以其初始卷曲状态，以层片体的形式保持在位于第一隔间上方的滚筒的表面，并且当该层片体进到第二隔间上方时获得该层片体的分离。
使两种长丝混合的部件可由如前所述的文丘里系统构成，该系统可将热塑性长丝喷射到一层片体或一束玻璃长丝中。优选地，该系统以与玻璃长丝的拉拔速度相同的速度喷射热塑性长丝。
确保长丝相互混合的部件也可由滚筒式运动支承件构成。在这种情况下，滚筒用作玻璃长丝层片体的支承件，玻璃长丝层片体围绕滚筒卷绕，且层片体状的卷曲热塑性长丝与玻璃长丝在滚筒的一形成线上混合。
前述装置可利用事前卷曲的收缩率大的热塑性长丝和玻璃长丝制造复合丝，其以后不具有任何变形，即长时间保持稳定。
这种装置适用于任何类型的已知玻璃，例如玻璃E、R、S、AR或C，玻璃E为优选。
同样，可使用具有大收缩率的任何热塑性材料，例如选自以下组类的聚合物：聚氨基甲酸酯、聚脂如聚对苯二甲酸乙酯(PET)和聚对苯二甲酸丁酯(PBT)、以及聚酰胺例如聚酰胺-6、聚酰胺-6，6、聚酰胺-11和聚酰胺-12。
附图说明
通过阅读参照附图所描述的实施本发明的装置的实施例的描述，本发明的其它细节、有利特征将得到更好的理解，附图如下：
图1是按本发明的设备的示意图；
图2是本发明的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
图1是按本发明的整个设备的示意图。所述设备具有拉丝模1，所述拉丝模或者由料斗或者从炉的前主体被供给熔融态玻璃，所述料斗装有例如呈在简单的重力作用下下落的球的形式的冷玻璃，所述炉的前主体将玻璃直接送至其顶部。
不管供料类型如何，拉丝模1通常用白金和铑的合金制成，且其通过焦耳效应被加热，以使玻璃再熔化或将玻璃保持在高温下。从拉丝模1排出许多熔融玻璃丝，这些丝由一未示出的装置拉拔成长丝束2的形式，从而还允许形成筒卷3。在长丝束2的路径上布置有例如用石墨制成的涂布辊4，所述涂布辊在玻璃长丝上加润滑剂(ensimage)，所述润滑剂用于防止或限制长丝在与长丝接触的部件上的摩擦。所加润滑剂可以是水性的或无水的(即含有质量百分比不超过5％的水量)，并含有化合物或这些化合物的衍生物，它们进入将与玻璃长丝结合以形成复合丝6的热塑性长丝5的结构中。
图1也示意地示出将热塑性长丝5挤出的拉丝头7。拉丝头7被供以高收缩的熔融态热塑材料，该材料例如来自被供以粒料的一挤压机(未示出)，且通过布置在拉丝头7下面的多个孔在压力下流出，以便通过拉拔和冷却形成长丝5。长丝的冷却借助于调节装置8通过强制对流进行，所述调节装置8的形状适配于拉丝头7，并且该调节装置产生垂直于长丝的空气层流。冷却空气具有保持恒定的流量、温度和湿度。然后，长丝5在辊9上通过，所述辊9一方面可将长丝聚束成一层片体10，另一方面偏转其路径。
在辊9上通过之后，热塑性长丝层片体10在例如由辊12、13形成的拉丝机11上通过，所述辊12、13可以相同的速度转动，或具有不同的速度，以便加速沿热塑性长丝的行进方向进行。拉丝机11的作用是拉拔长丝5，使层片体10具有一定的速度。可改变辊12和13的转速，以精确地调节热塑性长丝在滚筒17上的喷射速度。必要时，可使加热系统例如电加热系统连接于辊12、13，所述加热系统可通过与辊表面的接触快速均匀地预热热塑性长丝。拉丝机11可由数量较多的辊形成，例如四个或六个辊，优选它们成对运转。
可能预热过的热塑性长丝层片体10然后被引向弯直辊14——其可被加热且可能是驱动辊，然后进入卷曲装置15——其例如由文丘里系统16和滚筒17形成。
文丘里系统16可使热塑性长丝保持分开，且将它们以一具有适当尺寸的均匀层片体的形式喷射到滚筒17上。文丘里系统16通过供给压缩空气工作，且不使层片体10具有附加速度。该系统连接于例如借助流体如热空气或蒸汽的加热装置(未示出)，且该系统的作用是使热塑性长丝的温度接近热塑性材料的软化温度，以提高其卷曲性能。
在文丘里系统16的输出端，热塑性长丝层片体10被喷射到滚筒17上。在喷射层片体10时，滚筒17的转速低于层片体10的速度，以至于长丝一与所述滚筒的表面接触就卷曲。
滚筒17配设有中央槽部18，所述槽部的宽度略小于滚筒的宽度，且该槽部开有多个孔(未示出)。滚筒17还具有同轴的构件19，所述构件19相对于滚筒是不活动的，用于将滚筒的内部分成两个隔间20、21。隔间20连接于可使之减压的装置(未示出)例如吸入泵，并且隔间21连接于可使之增压的装置(未示出)例如空气喷射装置。
卷曲长丝层片体10在其喷射到滚筒17上之后，在减压隔间20处被保持在槽部18中，且通过与穿孔表面的简单接触，或通过喷射在长丝上的流体例如水或整理剂，进行冷却。接着，在穿过孔的加压空气的作用下，层片体10在隔间21处，从滚筒17的表面分离。
接着，层片体10在弯直辊22上通过，然后进入文丘里装置23，所述文丘里装置23使卷曲的热塑性长丝以单个的形式加以保持，直至这些热塑性长丝与层片体24的玻璃长丝混合。
热塑性长丝层片体10和玻璃长丝层片体24的接合，发生在涂布辊4和用于使长丝聚束成复合丝的构件25之间。当长丝相互混合时，热塑性长丝以与玻璃长丝的速度相等的速度到达。
配有凹口的偏转器26确保所有长丝特别是在边缘上的保持，并且在喷射卷曲热塑性长丝层片体10时，可减轻玻璃长丝层片体24所受到的干扰。
然后，相互混合的卷曲热塑性长丝与玻璃长丝形成的层片体27在装置25上通过，所述装置25可使长丝结合成复合丝6，所述复合丝6借助于一拉拔装置(未示出)立即被卷绕成筒卷3的形式，所述拉拔装置以给定的保持恒定的线速度工作，以确保理想的线密度(masse linéique)。
拉拔玻璃长丝的该线速度一般等于滚筒17传输给卷曲热塑性长丝层片体10的线速度。但是，可在其喷射时以低的速度使热塑性长丝与玻璃长丝混合，以使热塑性长丝具有附加张力，从而改善它们按层片体的保持，直至与玻璃长丝的相互混合点。在这些情况下，热塑性长丝的喷射速度和玻璃长丝的拉拔速度之间的差不超过10％。
图2示出根据本发明第二实施方式的设备。在该图上，共同的装置和部件采用与图1上相同的标号。
从拉丝模排出的玻璃长丝束2由形成筒卷3的一未示出的装置进行拉拔。玻璃长丝束2在涂布辊4上通过，所述涂布辊4对玻璃长丝施加润滑剂，且所形成的层片体24卷绕在滚筒17上。
从拉丝头7挤出的、由调节装置8冷却的热塑性长丝5，在辊9处聚束成层片体10。然后，层片体10在具有辊12、13的拉丝机11上通过，且在与图1所示的相同条件下进行拉制。在辊13的输出端，层片体10被引向辊14——其可以被加热和/或可能是驱动辊，且进入由文丘里系统16和滚筒17形成的卷曲装置15中。
在文丘里系统中，层片体10的热塑性长丝被保持在单个的状态，且其温度被加热至接近软化温度，以有助于获得高卷曲度。
被加热层片体10被喷射到滚筒17上，所述滚筒17以低于长丝喷射速度的速度转动，从而使所述长丝卷曲。卷曲热塑性长丝层片体10和玻璃长丝层片体24的接合在滚筒17的一条母线上进行。喷射所述层片体10，而层片体24的长丝容纳在滚筒17的槽部18中；这种工作方式避免干扰玻璃长丝层片体，因而可减少所述长丝折断的危险性。
卷曲的热塑性长丝在其与层片体24接合之后，立即与玻璃长丝相互混合，且在减压隔间20处紧贴在槽部18的底部。当卷绕在滚筒17上的热塑性长丝和玻璃长丝所形成的层片体到达隔间21处时，该层片体在达到隔间21处时，在加压空气的作用下，在来自所述隔间内部的空气压力的作用下，脱离表面。
层片体27在辊22上以及在使长丝聚束成复合丝6的装置25上通过，所述复合丝6卷绕成筒卷3的形式。第二装置25可布置在滚筒17的输出端和辊22之间，以有助于复合丝的良好聚束。
利用按本发明的方法获得的筒卷由复合丝构成，其中的玻璃长丝呈线性而热塑性长丝持久地卷曲(或呈波状)且长时间稳定。复合丝中的热塑性长丝的卷曲度或波伏度取决于卷曲的重大度——其在喷射到运动支承件上时赋予热塑性长丝。
此外，复合丝中玻璃长丝和热塑性长丝的分布是均匀的，这说明长丝相互混合良好。
刚描述的方法和装置可以有若干变化。首先，可使用由多种水性或非水性溶液构成的润滑剂，其所具有的化合物可在相互接触时，在较短的时间内相互聚合。在这种情况下，涂布装置具有分开的辊，这些辊中的每个辊在玻璃长丝上涂布润滑溶液之一。也可以配设一种干燥装置，其可除去玻璃长丝的水分，或者在卷绕之前至少明显地减少含水量。
也可使用本发明制造复杂的复合丝，即复合丝具有收缩率不同的热塑性有机材料。为此，可利用例如一个或多个拉丝头形成不同性质的长丝，并且将长丝以单个的方式或在其聚合之后喷射到玻璃长丝上。
实施例1
在图1所示的设备上制造复合丝，条件如下：
-热塑性长丝
-热塑性材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
-长丝的数量：1200根长丝
-线密度：359特
-装置8的流量：500立方米/小时
-拉丝机的速度：1500米/分钟；辊12、13的温度：240℃；熔融相拉拔率：1560
-文丘里装置16中的空气温度：260℃
-滚筒17的转速：990米/分钟；喷水冷却
-卷曲率：8％
卷曲率根据公式100×(L-Lo)/Lo测得，在该公式中，Lo是一卷曲长丝的长度，并且L是该相同长丝在经拉拔后足以使之呈线性的长度。
-玻璃长丝
-长丝的数量：1600
-复合丝
-玻璃/热塑性的重量比：75/25
-线密度：1491特
-线速度(卷绕)：1000米/分钟。
筒卷3在118℃的干燥箱中干燥32小时。热塑性长丝的收缩率约为6％。筒卷的几何形状在干燥后不改变。
实施例2
在图2所示的设备上制造复合丝，条件如下：
-热塑性长丝
-热塑性材料：聚酰胺(PA)
-长丝的数量：1200根长丝
-线密度：466特
-装置8的流量：400立方米/小时
-拉丝机的速度：1800米/分钟；辊12、13的温度：180℃；熔融相拉拔率：3640
-文丘里装置16中的空气温度：200℃
-滚筒17的转速：1008米/分钟；喷水冷却
-卷曲率：10％
卷曲率根据公式100×(L-Lo)/Lo测得，在该公式中，Lo是一卷曲长丝的长度，而L是该相同长丝在拉拔后足以使之呈线性的长度。
-玻璃长丝
-长丝的数量：1600
-复合丝
-玻璃/热塑性的重量比：70/30
-线密度：1597特
-线速度(卷绕)：1008米/分钟。
筒卷3在118℃的干燥箱中干燥32小时。热塑性长丝的收缩率约为7％。筒卷的几何形状在干燥后不改变。

Claims (7)

1.复合丝(6)的制造方法，所述复合丝(6)由来自拉丝模(1)的连续的玻璃长丝和来自拉丝头(7)的连续的热塑性有机材料长丝相互混合而形成，热塑性有机材料长丝以层片体的形式混合到玻璃长丝束或玻璃长丝层片体中，
其特征在于，热塑性有机材料长丝在其进入到所述玻璃长丝束或玻璃长丝层片体中之前，被拉拔、加热和喷射到运动中的支承件(17)上；并且，所述热塑性有机材料长丝在喷射到所述支承件(17)上时的速度大于所述支承件(17)的行进速度，运动中的所述支承件(17)是滚筒，所述滚筒具有将该滚筒的内部分成至少两个隔间(20，21)的隔离构件(19)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相互混合这样进行：在涂布辊(4)和使长丝再聚束成复合丝(6)的装置(25)之间，将所述热塑性有机材料长丝喷射到所述玻璃长丝中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热塑性有机材料长丝在其喷射时的速度与所述玻璃长丝的拉拔速度相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性有机材料长丝在运动中的所述支承件(17)上与所述玻璃长丝相互混合。
5.复合丝的制造装置，所述复合丝由连续的玻璃长丝和连续的热塑性有机材料长丝相互混合而成，所述制造装置一方面具有至少一个被供以玻璃的拉丝模(1)，所述拉丝模的下表面具有许多孔，该拉丝模连接于涂布装置(4)，所述制造装置另一方面还具有至少一个被供以熔融热塑性有机材料的拉丝头(7)，该拉丝头的下表面配有许多孔，所述制造装置还具有为所述拉丝模(1)和所述拉丝头(7)所公用的部件(3，25)，所述公用的部件允许集结并拉伸复合丝(6)，
其特征在于，所述拉丝头(7)关联于以下器件：滚筒(12，13)式拉丝机(11)、配有加热部件的热塑性有机材料长丝喷射装置(16)、滚筒式运动支承件(17)、以及使热塑性有机材料长丝与玻璃长丝混合的部件(17，23)，所述滚筒式运动支承件(17)是具有将其内部分成至少两个隔间(20，21)的隔离构件(19)的滚筒。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拉丝机(11)具有至少两个滚筒(12，13)，以确保热塑性有机材料长丝增大的速度。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述热塑性有机材料长丝喷射装置(16)是文丘里系统。
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