CN114502516A - 用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一种用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法，所述方法包括：提供湿玻璃纤维成型包，所述湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂；以及使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射。

Description

用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法
本申请主张如下优先权
EP19290095.9
技术领域
本发明涉及干燥湿玻璃纤维成型包，特别是干燥包括玻璃纤维股与施加到玻璃纤维的水性施胶剂的湿玻璃纤维成型包，例如以提供包括干燥的玻璃纤维股的干玻璃纤维成型包。
背景技术
玻璃纤维是通过将熔融玻璃从套管挤出来生产的，然后用施胶剂诸如水性施胶剂涂覆从套管挤出的纤维，以形成施胶的玻璃纤维。然后可将施胶的玻璃纤维束成股(包括多根施胶的玻璃纤维的股)。然后可将一根或多根股卷绕到成型包线轴上以形成湿玻璃纤维成型线轴。然后将湿玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂干燥以去除水以形成水性施胶剂，然后可固化以形成干燥的玻璃纤维成型包。
常规地，湿玻璃纤维成型包使用烘箱中的热风例如在大约50-150℃的温度下干燥多个小时(例如大约20小时)。暴露于升高的温度使施胶剂干燥，并且也可用于固化干燥的施胶剂组合物。
US 3717448描述了对施胶的玻璃纤维的微波干燥。以前对施胶的玻璃纤维进行微波干燥的尝试是使用大约2.45GHz的常规微波干燥频率进行的。
发明内容
最一般地，本发明提供了一种用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法，所述湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂，所述方法包括使所述湿玻璃纤维成型包经受频率低于2.45GHz的微波辐射。在实施方案中，所述微波辐射具有在约750至约1050MHz范围内例如约915MHz的频率。
在第一方面，本发明提供了一种用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法，所述方法包括：
提供包括一股玻璃纤维股的湿玻璃纤维成型包，所述玻璃纤维包括水性施胶剂；以及
使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射。
本发明人发现，通过这种方法干燥玻璃纤维股可提供某些优点，例如与常规热风干燥相比更快的干燥时间和/或当与更高频率的微波辐射相比时到成型包中的改进的辐射渗透。结果，当与例如常规空气干燥相比，所述干燥的玻璃纤维股可具有某些改进的特性，诸如其施胶的改进的均匀性、由于减少的施胶剂着色而产生的改进的外观、改进的可处理性以及改进的机械特性。本发明人还发现，此方法还允许使用标准金属支撑件(用于在干燥期间支撑所述湿玻璃纤维成型包)。
在第二方面，本发明提供了一种湿玻璃纤维成型包处理系统。所述湿玻璃纤维成型包处理系统可包括：
玻璃纤维生产设备，所述玻璃纤维生产设备包括用于挤出玻璃纤维的套管；
水性施胶剂组合物施加器，所述水性施胶剂组合物施加器用于将水性施胶剂组合物施加到从所述套管挤出的玻璃纤维以形成施胶的玻璃纤维；
股形成装置，所述股形成装置用于从所述施胶的玻璃纤维形成玻璃纤维股；
卷绕装置，所述卷绕装置用于从所述玻璃纤维股形成湿玻璃纤维成型包；以及
微波干燥器，所述微波干燥器被配置为通过使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750至约1050MHz范围内的频率的微波辐射来干燥所述湿玻璃纤维成型包。
本发明包括本文所描述的方面和优选特征的组合，除了这种组合明显是不允许的或者明确避免的情况。
附图说明
现在将参考附图讨论说明本发明的原理的实施方案和实验，其中：
图1示出湿玻璃纤维成型包处理系统的示意图；
图2是示出经受具有915MHz的频率和130W/kg湿玻璃纤维成型包的功率的微波辐射的完全湿玻璃纤维成型包和部分湿玻璃纤维成型包的芯温度随时间变化的曲线图以及从湿玻璃纤维成形包的总初始重量去除的水分百分比随时间变化的曲线图；
图3是示出在湿玻璃纤维成型包的干燥和固化过程中烘箱温度对时间的曲线图；并且
图4是玻璃纤维成型包的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图来讨论本发明的个方面和实施方案。其他方面和实施方案对于本领域技术人员而言将是明显的。本文提及的所有文献均以引用的方式并入本文。
本发明提供了一种用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法，所述湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到玻璃纤维的水性施胶剂。如本文所用，术语“干燥”是指降低施加到玻璃纤维的水性施胶剂的水含量。术语诸如“干燥的玻璃纤维成型包”、“干燥的玻璃纤维”或“干燥的玻璃纤维股”是指湿成型包、纤维或纤维股，其与干燥前湿成型包、纤维或股的水含量相比具有降低的水含量，即施加到玻璃纤维的施胶剂组合物的降低的水含量。术语诸如“湿玻璃纤维成型包”、“湿玻璃纤维”或“湿玻璃纤维股”是指在水性施胶剂已经经受干燥条件之前的包括玻璃纤维与施加到玻璃纤维的水性施胶剂的湿成型包、纤维或纤维股。在一些实施方案中，术语“干燥的玻璃纤维成型包”、“干燥的玻璃纤维”或“干燥的玻璃纤维股”包括湿成型包、纤维或股的小于约10重量％的水含量例如湿成型包、纤维或股的小于约5重量％或小于约1重量％的水含量。
术语“干燥的玻璃纤维成型包”、“干燥的玻璃纤维”或“干燥的玻璃纤维股”可是指具有玻璃纤维成型包、玻璃纤维或玻璃纤维股的小于约5重量％的水含量例如玻璃纤维成型包、玻璃纤维或玻璃纤维股的小于约1重量％、小于约0.5重量％或小于约0.1重量％的水含量的玻璃纤维成型包、玻璃纤维或玻璃纤维股。
使用微波辐射干燥
用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有小于2.45GHz的频率的微波辐射。在一些实施方案中，为了干燥湿玻璃纤维成型包而使湿玻璃纤维成型包经受的微波辐射具有在约750MHz至约1050MHz范围内例如约800MHz至约1000MHz、约850MHz至约950MHz、约875MHz至约950MHz、约900MHz至约950MHz、约900MHz至约930MHz、约910MHz至约920MHz或约915MHz的频率。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射达至少约10分钟例如至少约15分钟、至少约30分钟、至少约45分钟、至少约60分钟(约1小时)、至少约75分钟或至少约90分钟。例如，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法可包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz的范围内例如约800MHz至约1000MHz、约850MHz至约950MHz、约875MHz至约950MHz、约900MHz至约950MHz、约900MHz至约930MHz、约910MHz至约920MHz或约915MHz的频率的微波辐射达至少约10分钟例如至少约15分钟、至少约30分钟、至少约45分钟、至少约60分钟(约1小时)、至少约75分钟或至少约90分钟的时间段。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射达至多约5小时例如至多约4小时或至多约3小时。例如，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法可包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz的范围内例如约800MHz至约1000MHz、约850MHz至约950MHz、约875MHz至约950MHz、约900MHz至约950MHz、约900MHz至约930MHz、约910MHz至约920MHz或约915MHz的频率的微波辐射达至多约5小时例如至多约4小时或至多约3小时的时间段。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射达在约10分钟至约5小时范围内例如约15分钟至约4小时、约30分钟至约3小时、约45分钟至约3小时、约60分钟(约1小时)至约3小时、约75分钟至约3小时或约90分钟至约3小时的时间段。例如，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法可包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz的范围内例如约800MHz至约1000MHz、约850MHz至约950MHz、约875MHz至约950MHz、约900MHz至约950MHz、约900MHz至约930MHz、约910MHz至约920MHz或约915MHz的频率的微波辐射达在约10分钟至约5小时的范围内例如约15分钟至约4小时、约30分钟至约3小时、约45分钟至约3小时、约60分钟(约1小时)至约3小时，约75分钟至约3小时，或约90分钟至约3小时的时间段。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有至少约10W/kg湿玻璃纤维成型包例如至少约20W/kg湿玻璃纤维成型包、至少约30W/kg湿玻璃纤维成型包、至少约40W/kg湿玻璃纤维成型包、至少约50W/kg湿玻璃纤维成型包或约50W/kg湿玻璃纤维成型包的功率的微波辐射。在一些实施方案中，微波辐射具有至少约10W/kg湿玻璃纤维成型包例如至少约20W/kg湿玻璃纤维成型包，至少约30W/kg湿玻璃纤维成型包包，至少约40W/kg湿玻璃纤维成型包，至少约50W/kg湿玻璃纤维成型包装；或约50W/kg湿玻璃纤维成型包装的功率，并且湿玻璃纤维成型包装经受微波辐射达至少约10分钟例如至少约30分钟、至少约1小时、约10分钟至约5小时，约15分钟至约4小时或约30分钟至约3小时的时间段。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有至多约300W/kg湿玻璃纤维成型包例如至多约200W/kg湿玻璃纤维成型包、至多约150W/kg湿玻璃纤维成型包、至多约100W/kg湿玻璃纤维成型包、至多约50W/kg湿玻璃纤维成型包的功率的微波辐射。在一些实施方案中，微波辐射具有至多约300W/kg湿玻璃纤维成型包例如至多约200W/kg湿玻璃纤维成型包、至多约150W/kg湿玻璃纤维成型包包、至多约100W/kg湿玻璃纤维成型包或至多约50W/kg湿玻璃纤维成型包的功率；并且湿玻璃纤维成型包经受至少微波辐射达约10分钟例如至少约30分钟、至少约1小时、约10分钟至约5小时，约15分钟至约4小时或约30分钟至约3小时的时间段。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约10W/kg至约300W/kg湿玻璃纤维成型包的范围内例如约20W/kg至约200W/kg湿玻璃纤维成型包、约30W/kg至约150W/kg湿玻璃纤维成型包或约50W/kg至约100W/kg湿玻璃纤维成型包的功率的微波辐射。在一些实施方案中，微波辐射具有在约10W/kg至约300W/kg湿玻璃纤维成型包范围内例如约20W/kg至约200W/kg湿玻璃纤维成型包、约30W/kg至约150W范围内的功率/kg湿玻璃纤维成型包或约50W/kg至约100W/kg湿玻璃纤维成型包的功率；并且湿玻璃纤维成型包经受微波辐射达至少约10分钟例如至少约30分钟、至少约1小时、约10分钟至约5小时、约15分钟至约4小时或约30分钟至约3小时。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射，直到玻璃纤维成型包的水含量(例如施加到玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂的水含量)与湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射之前的湿玻璃纤维成型包的水含量(例如施加到湿玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂的水含量)相比减少至少约80重量％，例如减少至少约90重量％、至少约95重量％或至少约99重量％。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射，直到玻璃纤维成型包的水含量(例如施加到玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂的水含量)小于湿玻璃纤维成型包的水含量的约10重量％例如小于湿玻璃纤维成型包的水含量的约5重量％或小于约1重量％。
在一些实施方案中，用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法包括使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射，直到玻璃纤维成型包具有小于玻璃纤维成型包的约5重量％例如小于玻璃纤维成型包的约1重量％、小于约0.5重量％或小于约0.1重量％的水含量(例如施加到玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂)。
在一些实施方案中，干燥湿玻璃纤维成型包包括或基本上包括使湿玻璃纤维成型包经受如本文所述的微波辐射。在一些实施方案中，干燥湿玻璃纤维成型包包括或基本上包括使湿玻璃纤维成型包经受如本文所述的微波辐射，而不使湿玻璃纤维成型包经受热风干燥。在一些实施方案中，干燥湿玻璃纤维成型包包括使湿玻璃纤维包经受微波辐射和热风，例如使湿玻璃纤维包同时经受微波辐射和热风。
在一些实施方案中，当湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射时，湿玻璃纤维成型包由金属轴支撑。金属轴可穿透成型包中的中心腔以支撑湿玻璃纤维成型包。在某些实施方案中，金属轴是钢轴。在其他实施方案中，金属轴包括磁性金属。本文所述的方法可包括在使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射之前将湿玻璃纤维成型包载到金属轴上的步骤。在其他实施方案中，所述方法包括通过将具有水性施胶剂的玻璃纤维卷绕到由金属轴支撑的成型包线轴上来形成湿玻璃纤维成型包的步骤。
在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包在经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射时可处于运动状态。在将微波辐射施加到成型包时湿玻璃纤维成型包的运动可有助于成型包的均匀干燥。所述运动可以是平移运动和/或旋转运动。例如，湿玻璃纤维成型包可从干燥腔内的一个位置移动到干燥腔内的另一位置，同时湿玻璃纤维成型包经受如本文所述的微波辐射。湿玻璃纤维成型包可在任何合适的运输装置诸如传送带上移动，或者可保持在可移动的支撑件上诸如金属传送带上。可旋转湿玻璃纤维成型包，同时使湿玻璃纤维成型包经受本文所述的微波辐射。例如，湿玻璃纤维成型包可由可旋转的支撑件保持。
固化
在一些实施方案中，本文所述的方法还包括固化水性施胶剂例如以形成固化的施胶剂的步骤。在一些实施方案中，本文所述的方法还包括在玻璃纤维成型包已经经受如本文所述的微波辐射之后固化玻璃纤维成型包的施胶剂的步骤。换句话讲，所述方法可包括在玻璃纤维成型包已经干燥之后固化玻璃纤维成型包的施胶剂的步骤。
在一些实施方案中，固化包括在玻璃纤维成型包已经经受微波辐射之后使玻璃纤维成型包经受升高的温度。固化可包括通过使玻璃纤维成型包经受气体(诸如空气，所述气体处于升高的温度)使玻璃纤维成型包经受升高的温度。
在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受至少约50℃例如至少约75℃、至少约100℃、至少约110℃、至少约120℃的温度，或约130℃或更高的温度。在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受在约50℃至约200℃的范围内例如约75℃至约180℃、约100℃至约175℃、约100℃至约150℃，约110℃至约150℃，约120℃至约150℃，约120℃至约140℃，约130℃至约140℃或约130℃的温度。
在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受升高的温度达至少约1小时例如至少约2小时、至少约3小时、至少约5小时、至少约7小时或至少约8小时的时间段。在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受升高的温度达至多约20小时的时间段。在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受升高的温度达在约1小时至约20小时的范围内例如约5小时至约20小时或约8小时至约20小时的时间段。
在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受至少约50℃例如至少约75℃、至少约100℃、至少约110℃、至少约120℃或者约130℃或更高的温度达至少约1小时例如至少约5小时的时间段，或者在约1小时至约20小时的范围内例如约5小时至约20小时或约8小时至约20小时的时间段。
在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受在约50℃至约200℃的范围内例如约75℃至约180℃、约100℃至约175℃、约100℃至约150℃、约110℃至约150℃、约120℃至约150℃、约120℃至约140℃、约130℃至约140℃或约130℃的温度达至少约1小时例如至少约5小时的时间段，或者在约1小时至约20小时的范围内例如约5小时至约20小时或约8小时至约20小时的时间段。
在一些实施方案中，固化包括使玻璃纤维成型包经受如本文所述的频率低于2.45GHz的微波辐射。在这些实施方案中，为了固化施胶剂而使玻璃纤维成型包经受的微波辐射具有在约750MHz至约1050MHz范围内例如约800MHz至约1000MHz、约850MHz至约约950MHz、约875MHz至约950MHz、约900MHz至约950MHz、约900MHz至约930MHz、约910MHz至约920MHz或约915MHz的频率。在某些实施方案中，固化包括在玻璃纤维成型包已经经受微波辐射之后使玻璃纤维成型包经受升高的温度和使玻璃纤维成型包经受如本文所述的频率低于2.45GHz(例如，频率在约750MHz至约1050MHz的范围内)的微波辐射的组合。在一些实施方案中，使玻璃纤维成型包经受升高的温度并经受频率低于2.45GHz(例如，约750MHz至约1050MHz范围内的频率)的微波辐射同时发生。
在其他实施方案中，施胶剂的固化在没有微波辐射的情况下发生。
玻璃纤维成型包
如本文所述，湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂。
可通过首先将熔融玻璃挤出穿过套管以形成玻璃纤维来生产湿玻璃纤维成型包。然后用水性施胶剂涂覆从套管中挤出的玻璃纤维，以形成施胶的玻璃纤维。然后可例如通过将多个施胶的玻璃纤维束在一起来形成一股玻璃纤维(即，一股玻璃纤维与施加到玻璃纤维的水性施胶剂)。然后可将股例如单根连续股卷绕到成型包线轴上(例如，成型包线轴可包含、包括或基本上包括套筒(例如圆柱形套筒，例如纸板套筒或塑料套管)组成)以形成湿玻璃纤维成型包。在一些实施方案中，可将多股卷绕到成型包线轴上以形成玻璃纤维成型包。然后可如本文所述干燥湿玻璃纤维成型包的玻璃纤维的水性施胶剂。然后可如本文所述固化玻璃纤维成型包的施胶剂。
在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至少约10kg例如至少约15kg、至少约20kg或至少约25kg的质量。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至多约50kg例如至多约45kg、至多约40kg、至多约35kg、至多约30kg或约25kg的质量。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有约10kg至50kg范围内例如约15kg至45kg、约20kg至40kg或约20kg至30kg的质量。在一些实施方案中，玻璃纤维和施加到其上的水性施胶剂的质量构成湿玻璃纤维成型包的至少约80重量％(例如，其中成型包线轴构成剩余的质量)例如湿玻璃纤维成型包的至少约90重量％或至少约95重量％。
湿玻璃纤维成型包可具有圆柱形形状。
在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至少约5cm例如至少约10cm或至少约15cm的内径。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至多约20cm例如至多约15cm的内径。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有在约5cm至约20cm范围内例如约10cm至约15cm的内径。“内径”可以是成型包线轴的玻璃纤维卷绕到以提供湿玻璃纤维成型包的中空芯的直径。
在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至少约20cm例如至少约25cm或至少约30cm的外径。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有至多约60cm例如至多约50cm或至多约40cm的外径。在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有在约20cm至约60cm范围内例如约30cm至约50cm的外径。“外径”可被定义为从湿玻璃纤维成型包的玻璃纤维最外层测量的直径。
在一些实施方案中，湿玻璃纤维成型包具有在约5cm至约20cm范围内例如约10cm至约15cm的内径；以及在约20cm至约60cm范围内例如约30cm至约50cm的外径。
玻璃纤维
如本文所述，湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂。水性施胶剂施加到的玻璃纤维可以是任何类型的玻璃纤维。例如，玻璃纤维可由E玻璃、E-CR玻璃、R玻璃、C玻璃、A玻璃、D玻璃、S玻璃或H玻璃形成。
水性施胶
如本文所述，湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂。施胶剂被施加到玻璃纤维以保护玻璃纤维，并可用于改善玻璃纤维与复合材料中使用的树脂之间的粘合力。
水性施胶剂可包含偶联剂和成膜剂。在一些实施方案中，水性施胶剂包含偶联剂、成膜剂和润滑剂。在一些实施方案中，可将附加的添加剂诸如抗静电化合物、乳化剂、消泡化合物和/或杀菌剂添加到水性施胶剂。偶联剂可在玻璃纤维的表面与其中可使用玻璃纤维的复合材料的树脂之间提供粘合。偶联剂的实例包括硅烷。成膜剂可被提供来保护玻璃纤维并且还可改善玻璃纤维与包含玻璃纤维的复合材料中使用的树脂之间的相容性。成膜剂的实例是树脂诸如环氧树脂、聚酯树脂和乙烯基酯树脂。可提供润滑剂以提供润滑，以便在处理期间保护玻璃纤维。在一些实施方案中，水性施胶剂可包括按施胶剂组合物的总固体(即在干燥以从水性施胶剂组合物去除水之后剩余的固体)计5重量％至15重量％的硅烷、50重量％至70重量％的成膜剂和10重量％至30重量％的润滑剂。
湿玻璃纤维成型包处理系统
本文描述了一种湿玻璃纤维成型包处理系统，其包括：
玻璃纤维生产设备，所述玻璃纤维生产设备包括用于挤出玻璃纤维的套管；
水性施胶剂施加器，所述水性施胶剂施加器用于将水性施胶剂施加到从所述套管挤出的玻璃纤维以形成施胶的玻璃纤维；
股形成装置，所述股形成装置用于从所述施胶的玻璃纤维形成玻璃纤维股；
卷绕装置，所述卷绕装置用于从所述玻璃纤维股形成湿玻璃纤维成型包；以及
微波干燥器，所述微波干燥器被配置为通过使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射来干燥所述湿玻璃纤维成型包。
图1提供了湿玻璃纤维成型包处理系统1的示意图。系统1包括玻璃纤维生产设备2，所述玻璃纤维生产设备2包括用于挤出玻璃纤维的套管3。从玻璃纤维生产设备2的套管3挤出的玻璃纤维可被转移到或通过水性施胶剂施加器4，所述水性施胶剂施加器4可将水性施胶剂施加到从套管3挤出的玻璃纤维以形成施胶的玻璃纤维。然后可将施胶的玻璃纤维转移到股形成装置5以从所施胶的玻璃纤维形成玻璃纤维股，然后可例如通过将玻璃纤维股卷绕到成型包线轴上来将玻璃纤维股转移到卷绕装置6以从玻璃纤维股形成湿玻璃纤维成型包。然后可将生产的湿玻璃纤维成型包转移到微波干燥器7。在一些实施方案中，系统1还包括烘箱例如热风烘箱。
在一些实施方案中，微波干燥器可以是被配置为产生具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射的微波炉。
在一些实施方案中，所述系统还包括用于使湿玻璃纤维成型包经受升高的温度以固化湿玻璃纤维成型包的水性施胶剂的烘箱，例如热风烘箱。
在一些实施方案中，所述系统还包括用于使玻璃纤维成型包经受升高的温度以固化玻璃纤维成型包(例如，以固化玻璃纤维成型包的干燥的水性施胶剂)的烘箱，例如热风烘箱。
在一些实施方案中，烘箱例如热风烘箱被配置为使玻璃纤维成型包经受本文所述的温度以固化玻璃纤维成型包的水性施胶剂。
在一些实施方案中，所述系统包括被配置为提供如本文所述的微波辐射并且还提供如本文所述的升高的温度的烘箱。在一些实施方案中，所述系统包括被配置为提供如本文所述的微波辐射并且还提供如本文所述的升高的温度的烘箱烘箱，其中所述烘箱配置为在使玻璃纤维成型包经受升高的温度之前使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射。
进一步处理
干玻璃纤维成型包可被包装例如以用于运输。另选地，可将干玻璃纤维成型包进一步处理成一种或多种产品，诸如短切纤维、粗纱或纱线。
在一些实施方案中，将干玻璃纤维成型包处理成粗纱。在某些实施方案中，将干玻璃纤维成型包处理成多端粗纱或单端粗纱。在特定实施方案中，将干玻璃纤维成型包处理成多端粗纱或单端粗纱。
在一些实施方案中，玻璃纤维成型包可采取玻璃纤维饼或玻璃纤维线轴的形式。
实施例
以下展示了本文描述的方法和相关方面的实施例。因此，这些实施例不应被认为是对本公开的限制，而仅仅适当地是为了教导如何进行方法并获得本公开的产品。
湿玻璃纤维成型包通过将一股施胶的玻璃纤维(用水性施胶剂施胶)卷绕到成型包线轴(具有165mm的内径)上来提供。所有玻璃纤维成型包均使用E-CR玻璃(AdvantexTM)形成。用于生产六种不同类型的湿玻璃纤维成型包的施胶的玻璃纤维(使用水性施胶剂组合物，例如如上文所述的水性施胶剂组合物施胶)股的特克斯连同干燥后的玻璃纤维成型包的总重量(干包重量)在以下表1中详细描述。所生产的湿玻璃纤维成型包具有(按未干燥玻璃纤维的总重量计)在8-12％范围内的水分含量。所生产的湿玻璃纤维成型包具有在300-390mm范围内的外径。
表1-玻璃纤维成型包
Figure BDA0003569174840000151
*SE4849、PS4100、WS2000和R25H是指可从欧文斯科宁获得的施胶的玻璃纤维产品。
测试
将使湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约150MHz范围内例如915MHz的频率的微波辐射与使湿玻璃纤维成型包经受常规微波干燥频率(即约2.45GHz)进行比较
在干燥之前，将湿玻璃纤维成型包常规地装载到支撑件上，然后放置在烘箱例如热风烘箱中。标准支撑件是金属的，例如不锈钢支撑件或磁钢支撑件。希望在微波干燥过程中例如在微波炉中使用这些标准支撑件，特别是在微波干燥之后需要湿玻璃纤维成型包暴露在升高的温度例如在热风烘箱中例如以固化干燥的施胶剂组合物的情况下。
首先，研究了在微波干燥期间是否可使用常规支撑件来支撑湿玻璃纤维成型包。已经发现，虽然非磁性金属支撑件可在大约2.45GHz的常规微波干燥频率下使用，但磁性支撑件不能用于常规微波干燥。令人惊讶的是，本发明人发现，所有金属支撑件即包括磁性金属支撑件都可用于使用在约750至约1050MHz范围内例如915MHz的微波频率的微波干燥。
本发明人还发现，采用具有在约750至约1050MHz范围内例如915MHz的频率微波辐射比采用具有约2.45GHz频率的微波辐射提供到湿玻璃纤维成型包中的更深入地渗透，这有利地提供了对施胶的玻璃纤维更均匀的干燥。
部分湿和完全湿玻璃成型包组合的微波干燥
本发明人研究了使用约915MHz频率的微波干燥是否可用于成功地干燥许多含有不同量玻璃纤维的湿玻璃纤维成型包。提供了根据实施例3的两个湿玻璃纤维成型包。湿玻璃纤维成型包中的一个具有25kg(完全成型包)的初始(即未干燥)重量，另一个具有20kg(部分成型包)的初始重量。将两个湿玻璃纤维成型包一起放置在微波干燥器中并经受具有约915MHz频率和约130W/kg湿玻璃纤维成型包的功率的微波辐射。完整和部分成型包的初始水分含量约为9.5％，在微波干燥正好超过1小时30分钟后降至低于0.1％。这些结果提供于下表2中。
表2
完全湿玻璃纤维成型包 部分湿玻璃纤维成型包
初始重量(kg) 25.295 20.885
总水分(％) 9.51 9.58
MW干燥后残留水分(％) 0.07 0.08
图2示出随时间推移的玻璃纤维成型包的温度升高(芯温度，即玻璃纤维成型包的芯处的温度，例如在诸如图4中的点B指示的点处的温度)以及水分去除与湿玻璃纤维成型包的总初始重量的百分比。从图1可看出，部分成型包的芯温度在完全成型包的芯温度之前升高超过100℃。然而，从图1可看出，发现两个成型包同时完全干燥，芯温度在130-140℃范围内(部分成型包的温度升高从大约100℃升高到最终芯温度(130-140℃范围内)为约1.4℃/分钟，并且完全成型装的温度升高为约3.1℃/分钟)。因此，可看出，微波干燥适用于干燥混合重量的湿玻璃纤维成型包。
湿玻璃纤维成型包的热风干燥和微波干燥比较
研究了使用常规热风烘箱单独在热风中干燥根据实施例1-6的湿玻璃纤维成型包并且通过使用具有约915MHz频率的微波辐射进行干燥的效果。在这些测试中，实施例1-6的湿玻璃纤维包仅使用热风干燥，或使用具有约915MHz的频率的微波辐射干燥。
根据实施例1-6的湿玻璃纤维成型包通过使湿玻璃纤维成型包经受具有约915MHz频率的微波辐射来干燥。与仅使用热风干燥相同的湿玻璃纤维成型包相比，不同功率的微波辐射用于研究对干燥时间的影响以及对玻璃纤维伸长率、不对称性和椭圆化的影响。下表3示出在不同微波功率下实施例1-6的湿玻璃纤维成型包的大致干燥时间。
表3
Figure BDA0003569174840000171
发现与仅使用热风干燥相同的湿玻璃纤维成型包相比，使用约50W/kg的微波功率在玻璃纤维伸长率、不对称性和椭圆化方面提供了最大的改进，并导致约3小时的干燥时间。需注意，仅使用130℃的热风(即没有微波辐射)干燥相同的成型包需要约12小时。这种干燥时间的差异可从图3看出，图3是示出将湿玻璃纤维成型包置于其中以对湿玻璃纤维成型包进行干燥和固化的烘箱温度(例如，被配置为使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射的烘箱和/或使用热风的升高的温度)随时间变化的曲线图。
还发现通过微波辐射干燥的湿玻璃纤维成型包不显示黄变，或显示远低于在热风中干燥的等效湿玻璃纤维成型包的黄变。
为了固化施加到实施例1-6的玻璃纤维成型包的玻璃纤维的干燥的施胶剂组合物，使实施例1-6的玻璃纤维成型包在通过如上文所述微波辐射(或热风(130℃)干燥之后立即经受固化步骤。所有玻璃纤维成型包的固化步骤，即无论玻璃纤维成型包如何干燥，都包括在约130℃的温度下在热风烘箱中经受约9.5小时的热风干燥。
从图3可看出，根据实施例3的湿玻璃纤维成型包使用微波辐射(功率50W/kg)干燥的总干燥和固化时间远小于当根据实施例3的湿玻璃纤维成型包仅暴露于热风中(以用于干燥和固化)的组合的干燥和固化时间。因此，通过使湿玻璃纤维成型包经受如本文所述的微波辐射，可大大提高湿玻璃纤维成型包生产设施的生产能力。
还测定干燥和固化后的玻璃纤维成型包的玻璃纤维成型包着色。结果在下表4中示出。下表4中提供的黄色着色值是来自CIE实验室(参见https://www.xrite.com/blog/lab-color-space)使用色度计测定的针对样品中的每个的b+指数值。
表4
Figure BDA0003569174840000181
Figure BDA0003569174840000191
从表4可看出，即使在微波干燥的玻璃纤维成型包在微波干燥后经受热风固化的情况下，使湿玻璃纤维成型包经受微波辐射通常也会减少玻璃纤维成型包装的黄变。需注意，对于实施例1和实施例5，在微波干燥后测得着色为约3，因此着色的增加主要是由于微波干燥后的热风固化步骤所致。
还测定了玻璃纤维成型包的迁移指数，以确定干燥和固化步骤后施胶剂组合物在玻璃纤维上的均匀性。迁移指数计算为在玻璃纤维成型包的外边缘处的折返点(示出为图4中的点A)处的测量的LOI与在玻璃纤维成型包的芯(玻璃纤维成型包的两个外边缘之间的点，例如图4中的点B)处测量的LOI的比率，其中LOI根据ISO 1887计算：2014(％LOI＝(P1-P2)/P1，其中P1为在105℃±2℃干燥后样品重量(g)，并且P2为在625℃±20℃燃烧后样品重量(g))。]针对每个玻璃纤维成型包测定的迁移指数在下表5中示出。
表5
Figure BDA0003569174840000192
从表5可看出，与通过热风干燥的湿玻璃纤维成型包相比，使湿玻璃纤维成型包物经受微波辐射提供了至少相似但对于大多数实施例而言改进得多的迁移指数(并因此改进的施胶剂组合物的均匀性)。
由于通过使湿玻璃纤维成型包经受如本文所述的微波辐射而实现的着色和迁移指数的改进，采用本文所述的方法也将减少就不满足着色和/或迁移指数的特定要求的玻璃纤维股的量而言的浪费。
还在完全未卷绕测试中测试干燥和固化的玻璃纤维成型包以测定绒毛水平。发现通过微波辐射干燥的湿玻璃纤维成型包中的每个都提供了可接受的绒毛水平。
机械特性
使用来自许多上文所述的干燥和固化的玻璃纤维成型包的干燥玻璃纤维股和树脂生产复合板样品。根据ISO 1172测定复合板样品中的玻璃纤维重量分数。然后使用ISO14125或ISO 178中描述的3点弯曲试验测试这些复合板样品的机械特性，如下文所述。测试的复合板样品在下表6中进行了描述，并提供有ISO 14125或ISO 178中描述的尺寸。
通过长丝“卷绕和注入”的方法制备的复合板样品通过将来自干燥的玻璃纤维成型包的干燥玻璃纤维股卷绕在两个具有适当大小和其间间距的挡板周围来制备。一旦将所需量的玻璃纤维股卷绕在挡板周围，将卷绕片材(从挡板移除)放置在真空袋中的硬纸板片材之间。然后对真空袋施加真空以去除空气。一旦停止真空，将供应树脂的喷嘴附接到真空袋。当真空泵重新切换回打开时，树脂接着被释放以注入真空袋中的玻璃纤维垫中。固化树脂。然后将注入有树脂的玻璃纤维垫从真空袋中以及硬纸板片材之间去除
通过“浸渍长丝卷绕”方法制备的复合板样品是通过将来自干玻璃纤维成型包的干燥玻璃纤维股浸入树脂中，然后将树脂浸渍的玻璃纤维股卷绕在心轴周围以形成所需形状(即根据ISO 14125)来制备的，然后固化(测试前移除心轴)。
通过“挤出和注射”方法制备的复合板样品是通过挤出来自干燥的玻璃纤维成型包的短切干燥玻璃纤维股与注入具有适当尺寸(即根据ISO 178)的模具并固化的树脂的混合物来制备的。
表6
Figure BDA0003569174840000211
实施例7和9以及对比实施例8和10的复合板样品如根据表6的生产的那样进行测试，或在进一步的热水老化步骤之后进行测试(在沸水中即在100℃的水中浸泡24小时后进行测试)，以根据ISO14125测定复合板样品的断裂应力、断裂应变和挠曲模量，如下表7所示。结果示于下表7中。
表7
Figure BDA0003569174840000221
因此，本发明人还发现，本发明的方法还提供了对所生产的干燥玻璃纤维产品的机械特性的改进。特别地，已经发现，本发明的方法提供了干燥的玻璃纤维成型包，所述干燥的玻璃纤维成型包提供了可例如使用长丝卷绕工艺(参见例如上文描述的实施例7和9)掺入复合材料中的干燥的玻璃纤维股，并且与包含来自使用常规热风技术干燥的对应湿玻璃纤维成型包的玻璃纤维的复合材料相比，提供例如大约20％的失效强度增加。观察到这些样品的改善的机械特性似乎与干燥玻璃纤维的改善的均匀性关联。
实施例11和对比实施例12的复合板样品如根据表6生产的那样进行测试，以根据ISO 178测定复合板样品的断裂应力、断裂应变和挠曲模量，如在下表8所列出的。实施例11和对比实施例12的样品1和2是指重复实施例(即每个实施例的样品1使用表6中列出的相同程序在样品2之前形成)。
表8
Figure BDA0003569174840000222
Figure BDA0003569174840000231
从表8中提供的结果(通过“挤出和注射”方法制备的样品的结果)可看出，对比实施例12的样品2表现出与实施例11的样品1和2相似的机械特性。
在以上描述中、或在以下权利要求中、或在附图中，以其具体形式或根据用于执行所公开功能的手段、或用于获得所公开结果的方法或过程来表达的公开的特征视情况可单独地或以这类特征的任何组合用来以这些特征的不同形式来实现本发明。
虽然已结合上述示例性实施方案来描述本发明，但是有了本公开，许多等效的修改和变更将对本领域技术人员显而易见。因此，上文陈述的本发明的示例性实施方案被认为是说明性的而不是限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可做出对所描述的实施方案的各种改变。
为避免任何疑问，提供本文提供的任何理论解释是为了提高读者的理解。发明人不希望受任何这些理论解释的束缚。
本文所用的任何章节标题仅用于组织目的而不视为限制所述主题。
贯穿本说明书(包括所附权利要求书)，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”和“包括(include)”以及变型诸如““包含(comprising)”或包括(including)”应理解为暗示包括所陈述的整数或步骤或者整数或步骤的组，但不排除任何其他整数或步骤或者整数或步骤的群组。
必须注意，除非本文另外清楚指示，否则如本说明书和所附权利要求书中所用，单数形式“一个/种(a/an)”和“所述(the)”包括多个提及物。范围可在本文中表达为从“约”一个特定值起和/或至“约”另一个特定值。当表达这类范围时，另一个实施方案包括从所述一个特定值和/或至所述另一个特定值。类似地，在通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，应理解特定值形成另一个实施方案。与数值相关的术语“约”是任选的并且是平均值，例如+/-10％。

Claims (15)

1.一种用于干燥湿玻璃纤维成型包的方法，所述方法包括：
提供湿玻璃纤维成型包，所述湿玻璃纤维成型包包括一股玻璃纤维与施加到所述玻璃纤维的水性施胶剂；以及
使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750MHz至约1050MHz范围内的频率的微波辐射。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波频率具有约800MHz至约1000MHz的范围。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包经受所述微波辐射达至少约30分钟。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包经受所述微波辐射达至多约5小时。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包所经受的所述微波辐射具有至少约10W/kg湿玻璃纤维成型包的功率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包所经受的所述微波辐射具有至多约150W/kg湿玻璃纤维成型包的功率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在所述玻璃纤维成型包已经干燥之后固化所述玻璃纤维成型包的施胶剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中固化包括在所述玻璃纤维成型包已经经受所述微波辐射之后使所述玻璃纤维成型包经受升高的温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中固化包括使所述玻璃纤维成型包经受在约50至约150℃范围内的温度。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中固化包括使所述玻璃纤维成型包经受升高的温度达至少约5小时的时间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包具有约10kg至约50kg范围内的质量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包具有圆柱形形状和在约5至约20cm范围内的内径。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述湿玻璃纤维成型包具有圆柱形形状和在约20至约60cm范围内的外径。
14.一种湿玻璃纤维成型包处理系统，其包括：
玻璃纤维生产设备，所述玻璃纤维生产设备包括用于挤出玻璃纤维的套管；
水性施胶剂施加器，所述水性施胶剂施加器用于将水性施胶剂施加到从所述套管挤出的玻璃纤维以形成施胶的玻璃纤维；
股形成装置，所述股形成装置用于从所述施胶的玻璃纤维形成玻璃纤维股；
卷绕装置，所述卷绕装置用于从所述玻璃纤维股形成湿玻璃纤维成型包；以及
微波干燥器，所述微波干燥器被配置为通过使所述湿玻璃纤维成型包经受具有在约750至约1050MHz范围内的频率的微波辐射来干燥所述湿玻璃纤维成型包。
15.根据权利要求14所述的系统，其还包括烘箱，所述烘箱用于使所述玻璃纤维成型包经受升高的温度以固化所述玻璃纤维成型包。
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