CN108473358A - 用于制造短切纤维的切短机组件以及方法 - Google Patents

用于制造短切纤维的切短机组件以及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于切短玻璃纤维的组件，其包含具有径向地延伸的刀片的刀轮以及与所述刀轮相邻的胶辊轮。所述胶辊轮可包含内毂以及弹性体环，其被安装至所述内毂上以与其一同旋转。所述弹性体环可包含具有第一硬度的内部部分以及具有比所述第一硬度小的第二硬度的外部部分。所述外部部分被设置成在所述系统的操作期间接触所述刀片。

Description

用于制造短切纤维的切短机组件以及方法
相关申请
本申请要求于2015年12月2日提交的题目为CHOPPER ASSEMBLY AND METHOD FORMANUFACTURING CHOPPED FIBERS(用于制造短切纤维的切短机组件以及方法)的美国临时专利申请第62/262,008号的优先权以及所有权益，所述美国临时专利申请的全部内容被通过引用全文并入本文中。
技术领域
本发明构思总体涉及用于制造短切纤维的组件以及方法，以及更特别地，涉及用于制造短切纤维的组件以及方法，其包含毂安装弹性体环，其对抗在高速下的与毂的分离。
背景技术
玻璃纤维被用于各种各样的应用中。例如，玻璃纤维束的分离的段或者“短切原丝(chopped strand)”可无规则地横放于彼此之上并且通过粘合剂保持在一起以形成短切原丝毡，其可在很多应用中被用作增强材料。通常通过使用包含有切短机轮或辊的切短组件制造短切原丝，所述切短机轮或辊包含接触驱动轮或辊或者从动轮或辊的多个刀片，所述驱动轮或辊或者从动轮或辊具有接触所述刀片的硬的、弹性的外表面。被拉至所述轮之间的连续的玻璃纤维被切割以形成短切原丝。
发明内容
总的发明构思涉及用于制造短切纤维的组件以及方法。
在一个示例性实施例中，用于切短玻璃纤维的组件可包含具有多个径向地延伸的刀片的刀轮以及与所述刀轮相邻的胶辊轮。所述胶辊轮可包含内毂以及弹性体环，其被安装至所述内毂上，以与其一同旋转。所述弹性体环可包含具有第一硬度的内部部分以及具有比所述第一硬度小的第二硬度的外部部分。所述外部部分被设置成在所述系统的操作期间接触所述刀片。
当根据附图阅读时，根据以下具体描述，总的发明构思的其它的方面、特征、及优点对于本发明所属领域的技术人员而言将变得显而易见。
附图说明
为了更充分地理解总的发明构思的特性以及优点，应当结合附图参考以下具体描述，其中：
图1为用于制造短切纤维的组件的示意图；
图2为图1的组件的胶辊轮(cot wheel)的立体图；
图3为图1的胶辊轮的剖视图；以及
图4为图1的胶辊轮的分解图。
具体实施方式
虽然总的发明构思能容许很多不同形式的实施例，但是在附图中示出并且将在本文中具体地描述本发明的特定实施例，应当理解的是，本发明应当被认为是总的发明构思的原则的示例。因此，总的发明构思并不限于在本文中所示出的特定实施例。
除非另外限定，否则在本文中所使用的术语具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同的、包含总的发明构思的意义。在本文中所使用的术语仅仅用于描述总的发明构思的示例性实施例并且并非对总的发明构思的限制。当在对总的发明构思的描述以及所附权利要求中使用时，单数形式“一个”以及“所述”也包含复数形式，除非上下文另外清楚地指出。
现在参考附图，图1为用于制造玻璃纤维的分离的段或者“短切原丝”的组件100的示例性实施例的局部示意图。可以以各种方式构造组件100。例如，组件100可包含各种构件，比如一个或多个玻璃纤维进给装置、胶料应用系统、各种引导件、带轮、以及辊，其可以以任何合适的方式定向。例如，所述构件可以以现有技术中已知的方式定向，比如例如，如在美国专利第4,194,896号、美国专利第4,411,180号、以及美国专利第6,415,997号中所描述的，所述美国专利中的每一个被通过引用全文并入本文中。
在所示实施例中，围绕引导辊106以及惰辊108从一个或多个进给装置104抽取多根连续的玻璃纤维102。图1示出单个进给装置104，但是在组件100中可包含任何数量的进给装置。引导辊106以及惰辊108被构造以及定位成沿大致平坦的取向布置纤维102以及使纤维102与第一可旋转构件或胶辊轮112的圆周表面110接合。
如图1中所示，如通过箭头C所示出的，沿顺时针方向驱动胶辊轮112，这围绕胶辊轮112的圆周表面110将纤维拉动至其中第二可旋转构件或刀轮114与胶辊轮112接触的位置。如图所示，刀轮114沿如通过箭头E所示出的逆时针方向旋转。刀轮114包含多个径向地延伸的刀片116，其接触胶辊轮112的圆周表面110以将纤维102切成分离的段120。
参考图2-4，可以以各种方式构造胶辊轮112。在示例性实施例中，胶辊轮112具有宽度W、直径Dc，并且包含内毂122以及外部弹性体环124。可以以各种方式构造内毂122。在所示实施例中，由任何合适的材料形成内毂122。在一个示例性实施例中，由轻质金属(比如例如，铝)形成毂。内毂122具有直径Dh以及安装孔126，以有助于将内毂122安装于驱动轴(未示出)上，以围绕中心纵向轴线A旋转。在某些实施例中，毂径Dh处于大致400mm至大致700mm的范围内。然而，在其它实施例中，毂径Dh可小于400mm或者大于700mm。
弹性体环124具有内径De并且可包含具有第一硬度的内部部分130以及具有比所述第一硬度小的第二硬度的外部部分132。可以以各种方式构造弹性体环124。例如，所使用的一种或多种弹性体材料、所使用的不同的弹性体材料的数量、环的厚度、内部部分和外部部分的厚度、以及内部部分和外部部分的硬度在不同的实施例中可能有所不同。在所示实施例中，弹性体环124的内部部分130包含由第一弹性体所制成的内环134并且外部部分132包含被固定至所述内环并且由第二弹性体所制成的外环136，所述第二弹性体具有比所述第一弹性体的硬度小的硬度。
然而，可以以任何合适的方式实现内部部分130与外部部分132之间的硬度方面的差异。例如，弹性体环124可由单一的弹性体材料制成，在内部部分130或者外部部分132中处理(例如，化学地或物理地)所述单一的弹性体材料，以在内部与外部部分之间形成硬度差异。
在示例性实施例中，内环134可以以任何合适的方式固定至外环136。例如，内环134可通过模制、通过粘合剂、通过物理紧固件、通过压入配合或摩擦混合、或者任何其它合适的附接方式固定至外环136。内环134和外环136可由任何合适的一种或多种弹性体材料制成。合适的弹性体材料包含但不限于橡胶和聚氨酯。聚氨酯(若被使用)可由任何合适的二异氰酸酯(例如，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，1,5-萘二异氰酸酯(NDI))以及多元醇(例如，聚酯，聚醚)制成。在一个示例性实施例中，内环134和外环136由相同种类的材料(亦即相同的化学性质)制成，这由于化学相容性而改进内环134至外环136之间的附着以及避免内环与外环134、136之间的界面处的任何剪切。
内部部分130以及外部部分132的硬度在不同的实施例中可能有所不同。在一个示例性实施例中，内部部分130具有处于大致60肖氏硬度D至大致80肖氏硬度D的范围内的、或者处于大致70肖氏硬度D至大致80肖氏硬度D的范围内的硬度。在一个示例性实施例中，外部部分132具有处于大致80肖氏硬度A至大致99肖氏硬度A的范围内的、或者处于大致90肖氏硬度A至大致99肖氏硬度A的范围内的硬度。在一个示例性实施例中，内部部分130具有大致75肖氏硬度D的硬度并且外部部分132具有大致95肖氏硬度A的硬度。
内部部分130具有第一厚度T1并且外部部分132具有第二厚度T2。第一厚度T1以及第二厚度T2在不同的实施例中可能有所不同。在一个示例性实施例中，第一厚度T1小于第二厚度T2。然而，在其它实施例中，第一厚度T1可等于或大于第二厚度T2。在某些示例性实施例中，第一厚度T1处于大致4mm至大致12mm的范围内，或者处于大致6mm至大致10mm的范围内。在某些示例性实施例中，第二厚度T2处于大致30mm至大致60mm的范围内，或者处于大致40mm至大致50mm的范围内。在某些示例性实施例中，第一厚度与第二厚度的比处于大致1:2至大致1:5、或者大致1:5至大致1:7的范围内。
弹性体环124可通过任何合适的方式安装至内毂122上。例如，在某些实施例中，弹性体环124被模制至内毂122上或者被通过粘合剂固定至内毂。在示例性实施例中，弹性体环124被按压至内毂122上(如在图4中通过虚线示出的)。弹性体环124的内径De稍微地小于内毂122的外径Dh。因此，当被按压至内毂122上时，形成过盈配合以将弹性体环124附接至内毂122。过盈配合足以将弹性体环124保持固定至内毂122但是还容许将弹性体环移除而无需克服化学结合。
在操作中，当胶辊轮112旋转时，它围绕胶辊轮112的周长拉动纤维102并且将纤维102拉动至胶辊轮与刀轮114之间。刀轮114上的刀片116接触胶辊轮112的圆周表面110，以使得将其间的纤维102切断。外部部分132(或者在圆周表面110上)的弹性体材料的硬度或者其它特性被构造成促进拉细、耐磨性、以及对连续的纤维102的有效切割，以及提供在胶辊轮112的圆周表面110上对纤维102的合适的夹持以及克服胶辊轮衬套(未示出)的张力。然而，外部部分132的硬度可能不很好地适合于在较高的旋转速度下在弹性体环124与内毂122之间维持夹持力。
胶辊轮112的典型的旋转速度可随切割组件100的不同的构造而变化。在某些实施例中，例如，胶辊轮112的旋转速度使得纤维102的线性速度为大致20米/秒或者更大。随着旋转速度增加，离心力相对于将弹性体环124保持至内毂122上的夹持力起作用。若离心力克服夹持力，则弹性体环124将相对于内毂122滑动并且可能引起与工艺有关的操作问题。
弹性体环124的内部部分130的硬度被选择成在胶辊轮112的旋转速度(以及工艺的线性速度)增加时相对于克服夹持力的离心力提供增加的阻力，以及提供弹性体环124的、至内毂122上的改进的夹持力。因此，通过提供具有比弹性体环124的外部部分132(或者圆周外表面110)硬的内部部分130的弹性体环124，切割组件100可以以更高的线性速度运行而不会在弹性体环124与内毂122之间引起运动。
已经通过举例给出对特定实施例的以上描述。根据所给出的内容，本发明所属领域的技术人员将不仅理解总的发明构思以及它们的伴随的优点，而且将发现对所公开的结构以及构思的显而易见的各种改变和修改。因此，试图涵盖落入总的发明构思的、如在本文中所限定的以及通过所附权利要求及其等同形式所限定的精神和范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (18)

1.一种用于切短玻璃纤维的组件，其包括：
具有多个径向地延伸的刀片的刀轮；以及
与所述刀轮相邻的胶辊轮，所述胶辊轮包括：
内毂；以及
弹性体环，其被安装至所述内毂上以与内毂一同旋转，所述弹性体环具有内部部分以及外部部分，所述内部部分具有第一硬度，所述外部部分具有比所述第一硬度小的第二硬度，所述外部部分被定位成在所述组件的操作期间与所述刀片接触。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述弹性体环被按压至所述内毂上。
3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述弹性体环包括聚氨酯。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述内部部分为由第一聚氨酯所制成的内环并且所述外部部分为固定至所述内环的、由第二聚氨酯所制成的外环。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述内环具有处于大致4mm至大致12mm的范围内的厚度。
6.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述外环具有处于大致30mm至大致60mm的范围内的厚度。
7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一硬度处于大致60肖氏硬度D至大致80肖氏硬度D的范围内。
8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第二硬度处于大致80肖氏硬度A至大致99肖氏硬度A的范围内。
9.一种用于在玻璃纤维切短组件中使用的可旋转构件，其包括：
圆柱形内毂；以及
弹性体环，其被安装至所述内毂上以与内毂一同旋转，所述弹性体环具有内部部分以及外部部分，所述内部部分具有第一硬度，所述外部部分具有比所述第一硬度小的第二硬度。
10.根据权利要求9所述的可旋转构件，其特征在于，所述弹性体环被按压至所述内毂上。
11.根据权利要求9所述的可旋转构件，其特征在于，所述弹性体环包括聚氨酯。
12.根据权利要求11所述的可旋转构件，其特征在于，所述内部部分为由第一聚氨酯所制成的内环并且所述外部部分为固定至所述内环的、由第二聚氨酯所制成的外环。
13.根据权利要求12所述的可旋转构件，其特征在于，所述内环具有处于大致4mm至大致12mm的范围内的厚度。
14.根据权利要求12所述的可旋转构件，其特征在于，所述外环具有处于大致30mm至大致60mm的范围内的厚度。
15.根据权利要求9所述的可旋转构件，其特征在于，所述第一硬度处于大致60肖氏硬度D至大致80肖氏硬度D的范围内。
16.根据权利要求9所述的可旋转构件，其特征在于，所述第二硬度处于大致80肖氏硬度A至大致99肖氏硬度A的范围内。
17.一种切割玻璃纤维的方法，其包括：
从玻璃纤维进给装置抽取连续的玻璃纤维；
使所述玻璃纤维与第一可旋转构件的圆周表面接合；
使所述第一可旋转构件旋转以使所述玻璃纤维与一个或多个刀片接触；
用所述一个或多个刀片将所述玻璃纤维切割成分离的段；
其中所述第一可旋转构件包含弹性体环，所述弹性体环被安装至圆柱形内毂以与内毂一同旋转，所述弹性体环具有内部部分以及圆周表面，所述内部部分具有第一硬度，所述圆周表面具有比所述第一硬度小的第二硬度。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述内部部分包括聚氨酯，其中所述第一硬度处于大致60肖氏硬度D至大致80肖氏硬度D的范围内，其中所述圆周表面包括聚氨酯，并且其中所述第二硬度处于大致80肖氏硬度A至大致99肖氏硬度A的范围内。
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