CN1092016A - 制造复合线的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产由玻璃和有机物质组成的 复合线的方法和设备。根据本发明，连续的热塑有机 物质丝以一张薄片形式与束成一片玻璃丝相混合，当 热塑丝穿入到一束或一薄片的玻璃丝中时，热塑丝的 速度要大于玻璃丝的抽拉速度。

Description

本发明涉及生产复合线的方法和设备，这种复合线是由多根连续玻璃丝和连续热塑有机物质的丝组合而成的。这种复合线的生产在欧洲专利申请EP-A-0367661号中有叙述。该文献所描述的装置包括一个从中抽拉出连续玻璃丝的拉模和一个在压力下供有一种热塑有机物质并从中产生出连续有机丝的拉伸头。这两种丝在它们被组合在一起时可以是薄片状或薄片和线状。在该文献中所描述的一种有利的实施例中在两种线组合在一起时，有机丝包围在玻璃丝或线的外面。以这种方式形成的复合线的优点是它能在复合线接触到硬的固体面时保护玻璃丝不受摩擦。但在另一方面，这种安排方式对两种线的完全均匀混合并不有利。实际上，复合线截面所示的对每一种丝的较集中的部位可能是对某种用途的理想的集配方式。

此外，这些复合线具有一种波浪形状。当这种线处于线轴状态时，这一形态特别明显，这是因为线轴在其整个周边上呈现出波浪形。实际上，复合线的这种波浪形是由于有机丝的收缩现象造成的。这种现象具有多种缺点，首先，它要求粗的芯管来形成线轴，以便能够抗住复合线所施加的捆扎效应。还有，由于几何形状的改变，使从线轴上的退绕变得非常困难。线的这种形式在某些地方也可能是有利的，例如它形成一种织物的一部分结构，而这种织物以后将用于加强一个弯形的构件时是有利的。由于有机丝倾向于变形以及玻璃丝的波浪形所造成的这种织物的柔韧性使其易于放置在一个模子中。与此相反，如果生产出的复合线是准备用于制成在一个方向上加强的平面构件时，这种形式将成为一个不利的条件。由于这些丝在最后的复合物中不是对齐的，它们的加强能力在某一具体的方向上就减弱了。

本发明的目的是提出一种制造一种复合线的方法和设备，这种复合线当其成形时并不呈现任何波浪形，而在以后也一直是稳固的。

在含有玻璃丝的复合线中热塑丝的收缩所引起的问题是以这样一种方法解决的，即复合线是由从一个拉模中抽出的连续玻璃丝和从一个拉伸头中抽出的热塑有机物质的连续丝组合而成的，其中热塑丝以一张薄片的形状与一束或薄片形的玻璃丝混合，当它们穿入到一束或薄片形的玻璃丝中去时的速度要大于玻璃丝的拉伸速度。

在本发明的一个较佳方法中，热塑丝以一个薄片形状射入到一束或薄片状的玻璃丝中去。

也有可能将热塑丝以薄片的形状直接导引到一束或薄片状的玻璃丝中去。

这种方法第一次有可能使得在玻璃丝中产生一种混合或埋置的波浪形热塑线。收缩现象在复合线被绕在一个支持物上之前已足够快地完成了。

有机丝的速度与玻璃丝的拉伸速度之间的差异明显地是所用热塑材料的性能和有机丝的直径的函数。一般情况下，这一差异是以这样的方式确定的，即收缩现象正好抵消有机丝的原有长度比玻璃丝长度的超出部分。假定所有组成复合线的丝当绕成一个线轴的一刻时都完全对齐，则所产出的线轴就不会再有任何先前所遭遇到的缺点。由于这个原因就有可能不再使用粗的芯管（以前这种芯管必须抗住由收缩引起的捆扎效应造成的压力），而是可以使用普通的芯管，这种芯管甚至可以在线轴形成之后被移去，然后将线轴绕为线球或线团。这是非常有利的，因为这样就有可能按照从外面退绕或从里面拉出的原理来使用复合线。

在这种情况下，有可能重复多次使用芯管以便降低成本。

这个方法的另一优点是确保复合线的均匀性，它比用包括拉出一根或一薄片为热塑丝包围的玻璃纤维或线的制造方法所达到的均匀性要好得多。

在根据本发明的第一个实施例中，热塑丝和玻璃丝的混合发生在拉模的底部和一个涂料辊之间。然后，使热塑丝和玻璃丝组合在一起的操作发生在由玻璃丝束限定的容积之内，因而保证了良好的均匀性。

在本发明的第二个实施例中，热塑丝和玻璃丝混合在一起的操作发生在玻璃丝与一个涂料辊的接触线上。这一接触线，事实上，相当于玻璃丝所经过的涂料辊的母线。

在本发明的第三个实施例中，热塑丝和玻璃丝混合在一起的操作发生在涂料辊的下游。在这个例子中的玻璃丝不再以一个空间容积的形式分布开，而是以一个平的薄片状。因此，两种丝的组合发生在一个平面内。这种方式的组合也有非常好的均匀性，并能避免玻璃丝在射出阶段的任何品质降低的危险。

但是，有时将有机丝的速度调整至一个数值使它们超出玻璃丝的长度没有完全被收缩所抵消也是有益的。这样就有可能使产生出的复合线中的玻璃和热塑丝都是直线型的，或者再使复合线中的玻璃丝是直线型的，而热塑丝是波浪形的，这种方式可以变化。这样就有可能生产出一种多少为松散的线，这种线明显地可以用以制造织物。

根据本发明的一个较佳实施例，热塑丝的速度可以选择，以便获得所希望要的复合线的体积。

本发明还提出一种实现该方法的设备。

根据本发明，为了能生产出由连续的玻璃丝和连续的热塑有机物质丝组合而成的复合线，该设备一面包括一个至少含有一个供有玻璃的拉模装置，其底面上开有多个小孔，该拉模与一个涂料辊协同操作，另一面包括一个具有至少一个在压力下供有熔化的热塑物质的拉伸头装置，其底面上开有多个小孔，该拉伸头与一个包括有多个转鼓形式的变速拉伸装置和一个使热塑丝与玻璃丝相混合的装置协同操作，该装置还有一个为上述两个装置所共有的装置，它将复合线收集在一起并绕成线轴。

使两种丝混合在一起的装置最好是一种利用流体特性的装置，流体可以是液体或气体，例如空气，或者是脉冲式的或者是压缩式的。它可以是，例如，一种文杜里装置，它的功能只是将热塑丝喷射出去，而同时给它们以一个适当的方向和适当的空间分布。

拉模的布局以及拉伸头，鼓式拉伸装置和使热塑丝与玻璃丝相混合的装置的布局与现有技术的某些布局不同，可以安排在一个单一的平面内。为此目的，可以在有机物质的拉伸头和鼓式拉伸装置之间设置一个例如辊子式的偏转元件。

在一种变更型中，可以设置一种如一块挡板的元件，放置在玻璃丝的后面和朝对着热塑丝喷射区，也就是说朝对着文杜里装置。这一挡板元件使热塑丝穿过玻璃丝薄片层的通道受到限制。

使两种丝混合在一起的装置可以由两个相连的辊构成。第一个“导”辊可能是驱动辊，为热塑丝薄片层朝着第二个辊导向。在该第二辊上，热塑丝与也是薄片形式的玻璃丝相混合。

上面描述的设备可以由玻璃丝和热塑丝生产出复合线来，其中热塑丝到达与玻璃丝相遇的地位的速度较快于复合线拉出的速度。

本发明其它的细节和优点从下面结合附图对本发明实施例所作的描述中可以更为明了，附图中：

图1a和图1b是本发明设备的示意图;

图2是本发明第二实施例的示意图;

图3是本发明第三实施例的示意图;

图4a、图4b和图4c是根据本发明和根据先有技术生产的复合线截面的示意图。

图1a显示根据本发明的一台完整设备的示意图。其中，向拉模1供应的玻璃或者从熔炉的前炉直接将熔化玻璃馈入其顶部，或者用一个含有冷玻璃，例如玻璃珠的漏斗依靠重力落入其内。在这些供应方式的任何一种中，拉模1通常都是用铂铑合金制成的，并利用焦耳效应（Joule    effect）加热使玻璃重新熔化或将其维持在一个高温度。然后熔化的玻璃以许多线的形式，由一种图中未显示的装置拉成一束丝2的形状，这个装置还形成线轴3，下文将较详细予以说明。然后这些丝2经过一个涂料辊4，将一种胶料或涂料涂在玻璃丝上。这种涂料中可能包含有构成热塑丝5的某些化合物或其衍生物，这些热塑丝与玻璃线一起组合成复合线6。

在图1a中还示意地显示出一个从中挤压出热塑丝5的拉伸头7。拉伸头7内存入一种例如为颗粒状的热塑性物质，经过融化，然后在压力下从多个位于拉伸头7底下的小孔中流出，通过抽拉和冷却形成丝5。丝的冷却是由一个调温器8通过强制对流来进行的，调温器8的形状与拉伸头7的形状相配合产生出一股垂直于丝的空气流层。冷却空气的流速、温度和湿度都保持恒定。然后，丝5经过一个辊9，该辊一方面使丝聚合成薄片10的形状，另一方面改变它们的行程方向。以这种方式就有可能将拉模1和拉伸头7设在一个单一的平面上，因而使复合线可以在迄今为止只能生产玻璃线的地主生产，而不需要做出大的更动，只要装上一个用于热塑丝的抽拉设备就可以了。事实上，已经提出的生产复合线的设备一般在热塑丝拉模的上面要求一个玻璃线或丝的薄片入口，因而使玻璃拉模的位置处于较高的水平。这样一般就导致结构的完全变更。

在绕过辊9后，热塑丝的薄片10通过一个例如由三个转鼓组成的鼓式拉伸装置11。这些鼓可以以相同的速度或者以不同的速度转动，从而在热塑丝行进的方向上产生加速度。这个鼓式拉伸装置11的功能是拉伸丝5并且还对薄片10给于一特定的速度。它还使热塑丝5的拉伸和卷绕张力之间维持一个分离。它还有可能非常容易地以这样一种方式来改变转鼓的速度，以便非常精确地调整热塑物质射入玻璃丝薄片14的速度。

接着，薄片10经过一个由一个偏转辊12和一个文杜里（Venturi）装置13组成的装置。这个文杜里装置13确保薄片状热塑丝10的方向和射入至从拉模1流出的玻璃丝薄片14中。文杜里装置13仅保证热塑丝薄片10射入已经涂覆好的玻璃丝薄片14中，同时保持着热塑丝的分离。另一方面，文杜里装置13并没有给薄片10以任何补充的速度，其结果是只有极小量的压缩空气被射在玻璃丝薄片上。这样，由于热塑线的射入外加压缩空气的送入所造成的对玻璃丝薄片的扰动的危险尽可能地受到限制。

在文杜里装置13的对面，也就是面朝着热塑丝的喷射方向放置有一块挡板15，例如一块适当形状的板。设置在玻璃丝薄片14后面的挡板15使热塑丝进入玻璃丝薄片14的行程受到限制。在两种丝的相互穿射中，玻璃丝受损或断裂的危险由于热塑丝质量的原因也就大大地减少了。

在这种相互穿射之后，热塑丝由于下降的空气的吸引效应，由于重力，由于玻璃丝之间的夹紧，由于卷绕和两种丝之间的交叉相交和摩擦，很自然地与玻璃丝薄片在同一方向传送。

这种装置也有可能将一个可以是由电动机驱动的补充“导”辊27和一个补充“压”辊17结合起来予以稍加改良。经过这样改良的装置显示在图1b中。在该实施例中，热塑丝和玻璃丝是以这样的方式混合的，即两个薄片的交接发生在“压”辊17的表面上。在图1b中，热塑丝以另一种工艺与玻璃丝混合，这种工艺包括将热塑丝导引至“导”辊27和“压”辊17之间，在这里与玻璃丝相混合。这种导引工艺的优点是它能非常清晰地限定热塑丝薄片的几何形状，因此有可能获得与玻璃丝非常均匀的混合。

接着，组合的玻璃丝和热塑丝经过一个装置16，该装置将这些丝会聚在一起形成一条复合线6。这条复合线6由一个图中未显示的装置立即形成为一个线轴3，该装置使玻璃丝以一个给定的直线速度拉伸，该速度保持恒定以确保每一单位长度所要求的质量。

根据本发明，鼓式拉伸装置11给于薄片10的速度大于拉伸装置给于玻璃丝的速度。以这种方式在丝的相互穿射期间，热塑丝到达的速度要高于玻璃丝的速度。根据本发明的装置实际上允许热塑丝在与玻璃丝相混合时产生过量的抽拉。因此所生产出的复合线6初始时包含直线形的玻璃丝和带有波浪形的热塑线。这些波浪形的幅度取决于给于热塑丝的额外速度，也就是说，取决于拉伸装置11的速度与形成线轴3的拉伸速度之间的差异。这个速度上的差异较大，热塑丝的波浪形的幅度也越大。这就有可能在知道了热塑物质的特性和其收缩率之后，将这一速度上的差异以这样的方式确定下来，从而所获得的复合线6在收缩之后是一股全部是直线型丝的组合。还有可能将其以这样一种方式确定下来，以致获得高容量的复合线6，它在收缩之后仍旧包含有波浪形的热塑丝。后一种类型的复合线明显地在纺织的某些应用上具有优点，因为它能增加织物的厚度。

这一技术使得所形成的复合线的线轴与迄今为止所生产出的不同，其中的线不再由于玻璃丝的缘故而具有波浪形，因而可以毫无问题地予以退烧。由于线轴不再变形，还有可能将芯管抽去，芯管可以再次使用，还能使线轴从里面退绕。另一方面，玻璃丝仍旧是直线形的，当用这种复合线制成的构件需要单一方面的加强时，玻璃丝仍能完全完成这一功能。

在图1a和1b所示的装置中，热塑丝是与已经被涂覆过的和形成薄片形的玻璃丝相混合的。另一种可能的实施，如图2所示，包括将热塑丝喷射在处于拉模和涂料辊之间的玻璃丝上。为此目的，辊12，文杜里装置13和挡板15（图2中未显示）的安排与图1a中的不同。根据这一不同的构形，热塑丝的薄片18被射入一束玻璃丝19中，该玻璃丝不是如先前限定的是一个面，而是一个立体的容积。因此这一装置不再是薄片与薄片的混合，而是一个薄片与一个容积的混合，这种混合的结果比先前的例子要均匀得多。相比之下，在玻璃丝未曾涂覆或上胶之前就使热塑丝喷射上去可能会增加断裂的危险。然后丝的混合物经过一个涂料辊20，在丝的整体上涂以一层涂层或胶溶液。经过辊20之后，整个组合的丝形成一张薄片21，随后被送至一个装置（未显示）将丝聚合成一条复合线的形式，再被绕在一个拉伸装置（也未显示）上。

图3描述一种装置，它使丝的组合发生在一个中间区域，即涂料辊22的区域。热塑丝23的薄片与玻璃丝24的组合在一起发生在涂料辊的一条母线上，此时玻璃丝24正好形成一个薄片形状。这个装置避免了当热塑丝与玻璃丝薄片相混合时喷射入一束丝造成的断裂危险，并使丝的相互混合更加均匀化。实际上，朝着组合点会聚的玻璃丝薄片当它形成时也就是说在涂料辊上具有其最大的宽度。而这个最大宽度，它相当于两根玻璃丝之间最大的间隙，保证了在喷射时尽可能大的丝的均匀度。这种构形使得利用例如文杜里装置的喷射或者利用导辊的导引来使丝混合成为可能。它还避免了使用挡板，因为后者的功能可以由围绕在涂料辊周围的装置来完成。

图4a、图4b和图4c示意地显示出用不同方法制成的复合线的截面。图4a显示的是根据本发明制出的复合线的截面。图中可看出热塑丝25和玻璃丝26的分布均匀性。一个好的复合线的均匀性能导致复合线的较好的内聚性。图4b和4c显示出用其它方法制出的复合线的截面，例如使用一个环形热塑拉模，或者是线与薄片的组合（图4b）或者是薄片与薄片的组合（图4c）。在这两种例子中丝的分布不太均匀，而线的核心部位是玻璃丝26′，26″集中较多的部位，热塑丝25′，25″则多朝向周边部位。可以看出薄片与薄片的组合导致更好的均匀性。

上述装置也可以有多种变更型式。首先，涂覆溶液中可以含有光引发剂，能够在光化辐射的作用下引发涂层物质的化学变化。这样一种涂层可以使复合线的内聚性更进一步增强。实行这一措施，只需沿着复合线行进的路径上在组合装置和产生线轴的装置之间设置一个紫外式辐射源。也可以使用一种热引发剂，它是由热处理活化的。

本发明还有可能用以生产多元复合线，也就是说包括不同热塑有机物质的复合线。为此目的，可以从例如多个拉伸头中喷射出不同种类的丝，然后在喷射至玻璃丝之前预先使其组合起来。

Claims (11)

1、一种生产复合线(6)的方法，这种复合线由从一个拉模(1)排出的连续玻璃丝(2，14，19，24，26)和由至少一个拉伸头(7)排出的连续热塑有机物质丝(5，10，18，23，25)相组合而成，其特征在于热塑丝(10，18，23)以薄片状形式与束或一片玻璃丝(2，14，19，24)相混合，并当热塑丝(10，18，23)穿入玻璃丝(2，14，19，24)束或薄片时它们的速度要大于玻璃丝(2，14，19，24，26)的抽拉速度。

2、如权利要求1的方法，其特征在于热塑丝（18）在拉模（1）的底部和涂料装置（20）之间与玻璃丝束（19）相混合。

3、如权利要求1的方法，其特征在于热塑丝（23）在一个对玻璃丝（24）进行涂层的涂料辊（22）的母线上与玻璃丝（24）相混合。

4、如权利要求1的方法，其特征在于热塑丝（10）在一个涂料辊的下游与玻璃丝薄片（14）相混合。

5、如权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于热塑丝（10，18，23）的速度设定能获得所要求的复合线的体积。

6、如前述权利要求中任一项的方法，其特征在于热塑丝以薄片形状喷射在一束或一片玻璃丝上。

7、生产一种由连续玻璃丝（2，14，19，24，26）和连续热塑有机物质丝（5，10，18，23，25）相组合而形成的复合线的设备，该设备的一面包括至少一个供有玻璃的拉模（1），其底面上设有多个与一个涂料装置（4，20，22）配合操作的小孔，另一面包括至少一个供有融化的热塑材料的拉伸头（7），其底面上设有多个小孔，该装置还包括拉模（1）和拉伸头（7）所共有的装置（3，16），用于会聚和拉出复合线（6），其特征在于热塑拉模（7）与一个包括有转鼓形式的变速拉伸装置（11）和一个使热塑丝与玻璃丝相混合的装置（13，27）配合操作。

8、如权利要求7的设备，其特征在于使热塑丝与玻璃丝相混合的装置是一个文杜里装置（13）。

9、如权利要求8的设备，其特征在于所述文杜里装置（13）位于一个放置在玻璃丝后面的挡板（15）的对面。

10、如权利要求7的设备，其特征在于使热塑丝与玻璃丝相混合的装置由一个“导”辊（27）和一个“压”辊（17）所组成。

11、如权利要求7至10中任一项的设备，其特征在于在拉模（7）和鼓式拉伸装置（11）之间设有一个偏转辊（9）。

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