CN106132191B - 用于植被切割机的切割单丝和所述单丝的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于植被切割机例如割草机或修边机的切割单丝(1)，所述切割单丝(1)的横截面包括由具有不同机械性质的热塑性材料制成的至少两个部分(10、11、12)，所述横截面沿着单丝的纵向轴线(X)恒定，其中所述部分(10、11、12)的每一者具有沿着单丝的所述纵向轴线连续变化的位置，并且每个部分相对于横截面的布置沿着所述纵向轴线恒定。本发明还涉及单丝的制造方法，包括从旋转挤出头拉制单丝。

Description

用于植被切割机的切割单丝和所述单丝的制造方法

技术领域

本发明涉及用于植被切割机(例如割草机或修边机)的切割单丝和所述单丝的制造方法。

背景技术

在植被切割机(例如割草机或修边机)中，切割单丝可拆除地附接至切割头并且通过马达引起切割头高速旋转。

在使用时，单丝由于离心力而倾向于基本上沿径向从切割头延伸。

所述单丝典型地由通常属于聚酰胺类别的合成材料(优选热塑性材料)制成。

使用所述单丝造成一些问题。

首先，单丝由于与待切割植被撞击而经受高应力，因此可能表现出有限的耐久性，这造成使用者需要频繁更换单丝。

此外，单丝的旋转可能产生巨大噪声，这对于使用者和周围人群来说是不适的。

专利US 5,687,482描述了旨在降低噪声水平的扭曲单丝。所述单丝具有恒定的多边形横截面，所述多边形横截面的位置沿着单丝的纵向轴线连续变化。所述单丝使用挤出机制造，所述挤出机包括具有与单丝相同的横截面的模具。从所述模具拉制单丝，然后通过加热以永久的方式使其扭曲并且变形。所述单丝由单种材料制得。

此外，在单丝中使用不同材料从而受益于每种材料的特定机械性质可以是有益的，由此例如同时改进单丝的柔韧性和耐久性。

当以混合物的形式使用不同材料时，特别是由于每种材料的聚合物链的不同的构造和长度，难以获得混合物良好的均质性。

因此，由所述混合物获得的单丝可能不具有均匀的机械性质，因此根据沿着其纵向轴线所考虑的位置具有可变的切割效率。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种单丝，所述单丝包含至少两种材料并且保证单丝的机械性质基本上相同，无论沿着单丝的纵向轴线的位置如何。

为此目的，本发明的第一个主题是用于植被切割机例如割草机或修边机的切割单丝，所述切割单丝的横截面包括由具有不同机械性质的热塑性材料制成的至少两个部分，所述横截面沿着单丝的纵向轴线恒定，其中所述部分的每一者具有沿着单丝的所述纵向轴线连续变化的位置，并且每个部分相对于横截面的布置沿着所述纵向轴线恒定。

单丝表示由单个丝线形成的丝，而非多个纤维的组件。

为了改变材料的机械性质，不考虑热塑性材料的颜色变化。换言之，如果单丝的两个部分由相同材料制成但是区别仅在于材料的颜色，认为其由具有不同化学组成但是相同机械性质的材料制成。

根据一个实施方案，横截面包括在单丝的横截面内并排布置的至少三个部分。

单丝横截面中的两个相邻部分之间的界限可以基本上为线性的。

根据一个实施方案，横截面的每个部分的位置相对于单丝的纵向轴线以恒定角度以单丝的长度单位变化。

横截面的每个部分相对于单丝的纵向轴线的位置的变化周期典型地大于40mm。

根据一个实施方案，横截面具有包括四至八个边的多边形。

例如，单丝具有正方形横截面，并且所述部分被布置成形成平行于横截面侧边的各个条带。

所述单丝沿着其纵向轴线扭曲并且横截面的每个部分的位置的变化角度等于单丝的扭曲角度。

根据另一个实施方案，横截面具有圆形形状。

典型地，单丝的横截面的面积等于直径在1.35和4mm之间的圆形单丝的横截面。

有利地，所述部分的至少一个包含聚酰胺或共聚酰胺。

根据一个实施方案，横截面的一部分包含PA 6/6而横截面的另一部分包含PA 6-6/6。

根据一个实施方案，横截面的一部分包含聚乳酸(PLA)或含有聚酰胺、聚烯烃和降解助剂的混合物，所述降解助剂包括过渡金属的硬脂酸盐。

根据一个实施方案，横截面的至少一部分包含芳纶或对位芳纶聚合物颗粒。

根据第二方面，本发明提供所述单丝的制造方法。

所述方法包括：

-提供包括模具的旋转挤出头并且使所述模具旋转，所述模具具有与单丝相同的横截面；

-通过各自入口向所述挤出头供应单丝横截面的每个部分的各自材料，从而在模具的横截面中布置单丝横截面的所述部分；

-从所述模具拉制单丝，模具的旋转造成横截面的每个部分的位置沿着单丝的纵向轴线连续变化。

附图说明

通过如下参考附图的详细说明显示本发明的其它特征和优点，在附图中：

-图1A和1B显示了根据本发明的具有正方形横截面的切割单丝的实施方案的立体图；

-图2A和2B显示了根据本发明的具有圆形横截面的切割单丝的实施方案的立体图。

具体实施方式

图1A和1B显示了根据本发明的实施方案的切割单丝1。图1A显示了单丝的外表面，而图1B包括的截面图显示了沿着纵向轴线X的不同位置的横截面。

在图1A和1B中，单丝具有正方形横截面，但是本发明更普遍地包括具有多于四个边(优选具有四到八个边)的多边形横截面。例如，横截面可以具有星形、五边形、六边形。

图2A和图2B显示了根据本发明的另一个实施方案的切割单丝1，所述单丝具有圆形横截面。图2A显示了单丝的外表面，而图2B包括的截面图显示了沿着纵向轴线X的不同位置的横截面。

对于干植被来说，由于存在改进单丝切割效率的边，多边形横截面可能是优选的；圆形横截面可能通常优选用于切割新鲜植被。

如图1A-1B和2A-2B中所示，单丝的横截面包括并排布置从而形成平行条带的三个部分10、11、12。

优选地，当横截面如图1A-1B中所示为正方形时，所述条带平行于正方形的侧边。通过这种方式，能够为所述侧边和相对侧边提供不同的材料，因此提供不同的机械性质。

这些条带可以具有相同的宽度(即每个部分具有等于横截面宽度1/3的宽度)；或者条带可以具有不同的宽度，例如中间部分11可以比两个外部部分10、12更宽。

部分10、11、12中的至少两者由不同的热塑性材料(即具有不同机械性质的材料)制成。

例如，每个部分10、11、12由不同于每个另外部分的材料制成。

替代性地，一个部分(例如中间部分11)可以由第一材料制成并且另外两个部分(例如布置在部分11的两侧的部分10和12)均由不同于第一材料的第二材料制成。

通常，切割单丝由聚酰胺(即均聚物)或共聚酰胺(即共聚物)制成。

每个部分的材料因此可以典型地选自聚酰胺(例如PA 6、PA 6/6、PA 6/12或PA 6/11)和共聚酰胺(例如PA 6-6/6)，可能用合适的填料增强。

可以基于希望赋予各个部分的性质选择每个部分的材料。

例如，为了赋予给定部分柔韧性，PA 6-6/6(其为共聚物)可能是优选的，而对于增加各个部分的硬度和耐久性来说，PA 6/6(其为均聚物)可能是优选的。

因此可以调节单丝的结构从而优化切割单丝的性质。

根据一个实施方案，单丝包括由如本申请人名下的专利申请EP2 492 304中所述的含氧可生物降解材料(例如包含聚酰胺、聚烯烃、降解助剂和增容剂的组合物)制成的中间部分，和由PA6或PA6-6/6制成的两个外部部分。在含氧可生物降解组合物中，聚烯烃有利地包括低密度聚乙烯(LDPE)。降解助剂有利地包括过渡金属的硬脂酸盐，例如硬脂酸铁、硬脂酸锰和/或硬脂酸钴。组合物有利地还包含增容剂从而提供聚酰胺和聚烯烃的相容性。所述组合物的重量比例为：50至70％的聚酰胺，20至40％的聚烯烃，2至10％的降解助剂和0.2至2％的增容剂。所述单丝由于中间部分的材料而具有含氧可生物降解性质，但是外部部分具有比中间部分更好的机械性质。因此，外部部分保护中间部分并且还改进切割效率。

根据另一个实施方案，单丝包括由聚乳酸(PLA)制成的中间部分和由PA6或PA6-6/6制成的两个外部部分。通过这种方式，单丝的主要部分具有可生物降解性质(PLA可以在水和/或酶的作用下降解)，但是外部部分具有比中间部分更好的机械性质。

根据另一个实施方案，单丝包括由如本申请人名下的专利申请WO2009/124593中所述的具有少于50重量％聚烯烃并且包含增容剂的聚酰胺和聚烯烃的混合物(例如PA6和PEHD的混合物)制成的中间部分和由PA6或PA6-6/6制成的两个外部部分，所述外部部分具有比中间部分更大的机械性质。

此外，至少一个部分可以由用填料增强的材料制成，所述填料例如为玻璃纤维、芳纶或对位芳纶聚合物颗粒，或适用于增强单丝的任何其它填料。例如，合适的对位芳纶颗粒以名称“Kevlar”(注册商标)由DuPont de Nemours销售。

事实上，如本申请人名下的美国专利6,171,697中所述，在聚酰胺或共聚酰胺切割丝中引入少量的芳纶或对位芳纶聚合物颗粒(该量有可能在总质量的0.5％和5％之间)有效地避免了切割头中的粘线现象。正如试验所证实的，引入这样的颗粒还显著增加了切割丝的抗磨性和耐磨性，试验表明，相比于常规切割丝，在相同的操作条件下丝的重量损失减少了至少约15％。

切割单丝的面积典型地等于直径在1.35和4mm之间的圆形单丝的面积。

单丝的横截面是恒定的，即在沿着单丝的纵向轴线的任何位置处，横截面具有相同的形状和尺寸，并且部分10、11和12在横截面内以相同方式分布。

然而，横截面的每个部分的位置沿着单丝的纵向轴线连续变化。换言之，每个部分描绘了沿着单丝的纵向轴线的螺旋路径(参见图1B和图2B)。

根据一个实施方案，横截面的每个部分的位置相对于单丝的纵向轴线以恒定角度以单丝的长度单位变化。

横截面的每个部分的位置相对于单丝的纵向轴线的变化周期(即每个部分相对于纵向轴线具有相同位置的两个横截面之间的依据纵向轴线的最小距离)典型地大于40mm。

可以通过使用旋转挤出头获得单丝的所述构造，所述旋转挤出头包括具有与单丝相同的横截面的模具。相同的横截面表示模具的横截面具有与单丝的横截面相同的形状。然而为了考虑从挤出头拉制之后单丝可能的拉伸，模具横截面的尺寸可能大于单丝横截面的尺寸。

制造过程如下。

使模具在挤出头内旋转。

通过至少两个各自入口向挤出头供应所述至少两个部分的每一者的各自材料从而在模具的横截面中布置单丝横截面的所述至少两个部分。并行控制所述入口从而向挤出头供应不同的材料。

然后从所述模具拉制单丝，模具的旋转造成所述至少三个部分的每一者的位置沿着单丝的纵向轴线连续变化。

然后可以拉伸单丝，其作用是相比于模具横截面的尺寸减小最终单丝的横截面的尺寸。例如，模具横截面可以为单丝最终横截面的尺寸的约6至7倍。

当单丝具有多边形(例如正方形)横截面时，模具的旋转还具有使单丝沿着其纵向轴线扭曲的作用。

在该情况下，横截面的至少三个部分的每一者的变化角度等于单丝的扭曲角度。这暗示了如果一个部分沿着横截面的侧边布置，其相对于横截面始终保持该布置，无论沿着单丝的纵向轴线的位置如何。这保证了在沿着纵向轴线的任何位置下，横截面的给定部分始终具有相同的化学组成和机械性质。

使用旋转挤出头允许获得扭曲单丝而在从挤出头拉制单丝之后不需要任何加工步骤。所述制造过程因此比专利US 5,687,482中描述的更简单，并且也避免了单丝的变形。

当单丝具有圆形横截面时，模具的旋转不影响单丝的外部形状(其保持圆柱形)，但是也使得三个部分的位置沿着单丝的纵向轴线变化。

横截面的每个部分的位置的变化周期由模具的旋转速度决定：模具旋转越快，变化周期越小。

相比于由不同材料的简单混合物制成的单丝，在单丝横截面内布置由不同材料制成的部分避免了使用混合物时遇到的缺乏均质性的问题，因此允许更有效地受益于每种材料的机械性质。如果必要的话，相邻部分可以包含促进所述部分的各自材料的相容性的增容剂。本领域技术人员能够选择合适的增容剂并且根据所考虑的材料确定其比例。

尽管图1A-1B和2A-2B的单丝显示有三个部分，本发明包括仅具有两个不同材料的部分的实施方案以及具有多于三个不同材料的部分的实施方案。

单丝的外表面还可以沿着纵向轴线呈现条纹，可以在从挤出头拉制单丝之后制得所述条纹。

参考文献

US 5,687,482

US 6,171,697

Claims (15)

1.用于植被切割机的切割单丝(1)，所述切割单丝(1)的横截面包括由具有不同机械性质的热塑性材料制成的至少两个部分(10、11、12)，所述横截面沿着单丝的纵向轴线(X)恒定，其中所述部分(10、11、12)的每一者具有沿着单丝的所述纵向轴线连续变化的位置，并且每个部分相对于横截面的布置沿着所述纵向轴线恒定。

2.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面包括在单丝的横截面内并排布置的至少三个部分。

3.根据权利要求1至2任一项所述的切割单丝，其中单丝横截面中的两个相邻部分之间的界限基本上为线性的。

4.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面的每个部分的位置相对于单丝的纵向轴线以恒定角度以单丝的长度单位变化。

5.根据权利要求4所述的切割单丝，其中横截面的每个部分相对于单丝的纵向轴线的位置的变化周期大于40mm。

6.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面具有包括四至八个边的多边形。

7.根据权利要求6所述的切割单丝，所述切割单丝具有正方形横截面，其中所述部分被布置成形成平行于横截面侧边的各个条带。

8.根据权利要求6或7所述的切割单丝，其中切割单丝沿着其纵向轴线扭曲并且横截面的每个部分的位置的变化角度等于单丝的扭曲角度。

9.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面具有圆形形状。

10.根据权利要求1所述的切割单丝，其中单丝的横截面的面积等于直径在1.35和4mm之间的圆形单丝的横截面。

11.根据权利要求1所述的切割单丝，其中所述部分的至少一个包含聚酰胺或共聚酰胺。

12.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面的一部分包含PA 6/6而横截面的另一部分包含PA 6-6/6。

13.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面的一部分包含聚乳酸(PLA)或含有聚酰胺、聚烯烃和降解助剂的混合物，所述降解助剂包括过渡金属的硬脂酸盐。

14.根据权利要求1所述的切割单丝，其中横截面的至少一部分包含芳纶或对位芳纶聚合物颗粒。

15.制造根据权利要求1至14任一项所述的切割单丝的方法，包括：

-提供包括模具的旋转挤出头并且使所述模具旋转，所述模具具有与单丝相同的横截面；

-通过各自入口向所述挤出头供应单丝横截面的每个部分的各自材料，从而在模具的横截面中布置单丝横截面的所述部分；

-从所述模具拉制单丝，模具的旋转造成横截面的每个部分的位置沿着单丝的纵向轴线连续变化。