CN1290237A - 制造玻璃纤维绳的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是制造至少一根玻璃纤维绳的方法,在这个方法中,从N个由同一个拉丝模上突出来的喷嘴中拉制出N支玻璃单丝来,这N个喷嘴至少分成两组。按照本发明,在由该两组喷嘴的每一组发出的成片单丝之间都建立了永久性的分离。本发明同时还涉及到一个实现该方法的装置。本发明被用来制造连续的玻璃纤维绳,而这种纤维绳用来对有机和/或无机材料进行加固。

Description

制造玻璃纤维绳的方法和装置

本发明涉及的是制造至少一根玻璃纤维绳的方法，在这个方法中，从N个由同一个拉丝模上突出来的喷嘴中拉制出N根玻璃单丝来，这N个喷嘴至少分成两组。

本方法将作为直接在拉丝模下面制造短切玻璃纤维绳的应用而给以较详细的介绍，但绝不因此就把本发明只局限于这样的应用上。

事实上，本发明更通常的是用于制造所有连续玻璃纤维绳的方法，而此玻璃纤维绳则用于对有机和／或无机材料进行加固。

在所谓的玻璃纤维加固的领域中，经济形势迫使工厂主要坚持两个经久不变的目标，也就是说，提高生产率和降低生产成本。

这两个目标的一个方面是永远在寻找从已知制纤构形中，也就是说，从拉丝模和其有关设备组成的系统中得到最大数量的玻璃纤维绳。

由于一个拉丝模，尤其是在直接熔化的炉子中，并不是孤立地工作的，所以根据上述目标发展了一些新型的装置，这些装置直接在一个或多个拉丝模下面工作，并收集所得到的玻璃纤维绳。

在这些装置中可以提及的是，把玻璃纤维绳收集成卷装形状的装置；把玻璃纤维绳收集在平移着的接收架上的装置；或是在玻璃纤维绳被收集起来以前用也是用来拉制它们的器件来切断它们的装置。

此外，这些装置不仅增加了由已知拉丝模生产玻璃纤维绳的数量，而且还取消了一个完整的制造阶段。

按照前面所述的发展情况，设计提高产量的新拉丝模曾经是决定因素。

于是，设计出增加了喷嘴数量的拉丝模。尤其是，在工业设备的运转方面，具有多于4000个喷嘴的拉丝模现在不是罕见的。

尤其是由于在拉丝模底部玻璃的不均匀性，使用这些新设计的具有增加了喷嘴数量的拉丝模，经常出现已经拉制的全部玻璃单丝断裂的现象。

显然，这些断裂造成了拉制过程中意想不到的间断，从而导致生产率的损失。

因此，人们一直关心对这些断裂进行控制。为此，曾经力图弄清这些断裂的原因。

于是人们已经能以一种非限定的方式，建立这些原因的分类，它们共分两类，也即：

·一方面是所加上的机械应力太大；

·另一方面是存在着例如与已熔融玻璃质量不好(夹杂物，气泡等)相连的缺陷。

而且，做了许多改进来消除这些原因。

换句话说，直到现在，人们在致力于摆脱产生断裂的物理参数，以便对断裂进行控制。

因此就几乎没有任何兴趣来研究断裂向从同一拉丝模拉制出的全部玻璃单丝的传播问题。

这是因为断裂从来都不是在所有的玻璃细丝上瞬间发生的。断裂是在一根或多根单丝上发生，然后所形成的单丝自由端又与周围的单丝相接触，从而引起周围单丝的断裂，直到所有单丝都受到影响。

因此本发明的目的是通过防止，或至少是通过限制，一个或多个断裂从一根或多根单丝传播向从同一拉丝模拉出的全部玻璃单丝的方法，来控制全部单丝的断裂。

按照本发明，这个目的是通过一个制造至少一根玻璃纤维绳的方法来实现的。在这个方法中，从N个在同一拉丝模的下表面上突出的喷嘴中拉制出N根玻璃单丝来，这N个喷嘴至少分成两组，这个方法的特征在于：在由该两组喷嘴的每一组排出的成片单丝之间都保持了永久性的分离。

按照本发明的解决方法完全解决了所提出的问题。这是因为，如果从同一拉丝模拉制的全部玻璃单丝中只有一部分经受断裂的话，则这个方法从此以后就允许考虑局部断裂问题。

按照本发明方法的一个优选方式，这种分离是通过一个隔离屏而建立的，这个隔离屏大约与该拉丝模的下表面垂直。

这样的一种优选方式是非常有利的，这是因为它与现前技术中的拉丝模类型适应得非常好，不必在这些拉丝模的气体力学方面做重大改变。换句话说，不用改变用来控制感生气流的机构，这里的感生气流是由被拉制的单丝，尤其是紧靠着此拉丝模的那些单丝所产生的。

数目N最好是至少等于800，而分离开的每组成片单丝包含至少400根单丝。

本发明的目的也是一种用来实现上面所定义的方法的装置。这种装置值得注意的是它包含：

·至少一个拉丝模，拉丝模的下表面上设置有N个至少分配成两组的喷嘴，

·在由该两组喷嘴的每一组所发出的成片单丝之间建立永久性分离的机构。

上面所介绍的装置包含有一个涂层器是有利的，这个涂层器最好包含有单一的供给浆液的滚子。

当成片的单丝与此涂层器相接触时，它们就被涂上了浆液。

按照本发明的一个特征，此涂层器至少包含两个可相互活动的盖子，它们绕着大约与涂层器的轴平行的方向活动是有利的，在翻下的位置，至少部分地覆盖了该涂层器。

这两个盖子带来了一个无可争辩的优点。

这是因为，在先前已经断裂了的成片单丝重新开始运作的时候，翻下盖子就等于是防止了成片单丝与涂层器任何相接触的可能。这样接触的结果是有害的，它将会干扰紧靠着的成片单丝，如果发生了这种情况的话，就会使其断裂。

最好是，这两个盖子中一个的下部包含有至少一个斜边，这个斜边相对于涂层器的轴是倾斜的。这种特殊的形状能使将要重新开始的成片单丝与另一组紧靠着它的成片单丝分离开来。

为了建立这些成片单细的分离，可以设计几个实施例，它们以单独的方式或以联合的方式工作。

按照第一个实施例，至少是通过吹气流来实现永久性分离。

按照第二个实施例，至少是通过让水流动来实现永久性分离。

按照这前两个实施例，吹气和／或产生水流的机构包含有至少一条狭槽是有好处的，连续的气帘和／或水帘就通过此狭槽沿大约与拉丝模下表面垂直的方向流动。

此狭槽最好位于拉丝模下表面附近。

按照本发明装置的第三个优选实施例，永久性分离是通过至少一个大约与拉丝模下表面垂直的隔离屏来实现的。按照一个有益的特征，此隔离屏包含有至少一块挡板。

此外，这样的一种构形是简单且廉价的。

此挡板最好是可以用螺丝固定在位于拉丝模下表面附近处的挂架上。

此挂架的高度是可以调整的，使其与拉丝模下表面分离的距离为0-20mm。

按照此挡板的一个有益的特征，此挡板包含有冷却系统，最好是水冷却系统，当需要时，此冷却系统就实现位于喷嘴列之间，特别是紧靠此挡板的喷嘴列之间的冷却风扇的作用。

为了装卸容易，此挡板最好包含有至少两块相互固定的平板，一块在另一块的延长线上，尤其是当具有很长的挡板被认为是合理的时候。

因而，此挡板至少可能延伸到涂层器。这样一来，就保证了成片单丝之间在其大部分高度上的物理分离，以便通过把单丝绕在上浆滚子上，来防止在上浆系统的区域中断裂从一组成片单丝传播到另一组成片单丝。

至少此挡板的一面最好是包含有防止一根或多根玻璃单丝沾到这一面上的机构。这种沾连可以证明是不利的。这是因为当断裂发生时，由于剩下的驱动力只有重力，所以通过与此断裂有关的那组拉丝模的玻璃单丝的输出减少了。

在一根或多根玻璃单丝沾连到了本发明的挡板上时，玻璃就不再会自由地竖直流动，而是倾向于在这些突头(玻璃供应者)之间水平地散开，并且／或是倾向于在从相邻喷嘴流出的玻璃滴之间形成结合，因而使得重新开始更困难，而且要用更长的时间。

为了制作这种不沾机构，可设计几种不用的方式，它们可以单独使用或联合使用。

首先，挡板的上述一面可以设置上不沾涂层，此涂层用聚四氟乙烯PTFE制作是有利的。此外这种材料还有价廉耐用的优点。

也可以提供基本上沿该面流动的水流和／或气流。

如果如图中一根或多根单丝仍然还能沾连到挡板上的话，那么气流的优点之一就是能促使此(这些)玻璃单丝从挡板上脱离开。

当流动是层状的，在需要时，气流也有能对因已拉制的成片单丝的断裂所引起的空气缺少进行补偿的优点。

刚刚介绍过的本发明特别是可以用于直接在拉丝模下面制造短切纤维绳的设备中。这是因为本发明的实现要求在重新开始一组成片单丝时，既不要对现存的拉制器件进行特别改变，也不要停止拉制。

本发明用于制造连续的玻璃纤维绳，这种纤维绳用于对有机和／或无机材料进行加固，特别是单丝直径在5和24μm之间的纤维绳。

本发明的其他细节和有益的特征将从下面的详细的但不是限制的实施例描述中看出，同时参考附图，这些图是：

图1和图2：按照本发明装置的前视图和剖面视图；

图3和图4：图1和图2所示部分装置中第一变化形式沿着A-A轴的前视图和剖面视图；

图4a：图4的一个部分放大视图；

图5和图6：图1和图2所示部分装置中第二变化形式沿着A-A轴的前视图和剖面视图；

图6a：图6的一个部分放大视图；以及

图7和图8：图1中所示装置在其两个不同的工作时刻的前视图。

图1和图2中所示按照本发明的装置1安置在制造短切玻璃纤维绳的设备中，直接位于拉丝模下面。

这个设备还包含有一个位于下游的玻璃纤维绳切割机，该切割机自身还包含有一个拉制器件。

此拉制器件的作用是对从设备的拉丝模中所得到的并通过所谓的导向滚筒5，6送向该器件的连续玻璃纤维绳进行机械地拉伸。

参看图1和图2，现在来介绍按照本发明的装置1。

此装置主要是由拉丝模2、挡板3和上浆装置4组成的。

在此拉丝模2的下表面21上，装备有4000个突头形喷嘴22，它们分布成相等的两组220，221。

通过螺纹／螺栓在此同一个拉丝模2的外围固定了一个挂架23，它位于该下表面21的中平面处。

通过螺纹／螺栓，此挂架23也吊挂着大约与拉丝模2的下表面21相垂直的挡板3。

此挡板3基本上是由三块大致是同样厚度的平板31，32，33组成，每块平板都位于其他平板的延长线上。

这些平板31，32，33还通过挂钩34挂接起来，这允许容易快速地拆开它们。

下平板33直伸到上浆装置4的下部。

应该注意的是，上面提到的这三块平板，以及盖子43，44都是表面涂上了由型号为Téflon_的聚四氟乙烯PTFE制成的不沾涂层。

至于上浆装置4，它包含有一个上浆滚子41，此滚子由储液槽42供给浆液。此浆液的组成本身是已知的，而且它还提供一些通常的功能，也即保护玻璃纤维绳不被磨损；防止它们在制造和使用时发生断裂；能让所得到的玻璃纤维绳与有机和／或无机材料相结合，以便由这些纤维绳对此材料进行加固；还有是保证纤维绳的完整性。

此上浆装置4同时还包含有两个盖子43，44，它们处于相对于平板33对称的位置。

这两个盖子在沿着与上浆滚子41的轴相平行的方向是可以相互移动的，在图中的情况，这个轴垂直于上述平板33。此外，如图2所示，在这个翻下的位置中，它们覆盖了上浆滚子41。

在每一个盖子的下部，都有一个倾斜的形状430，440。这个特殊的形状允许从两组喷嘴220，221中的一组中出来的一组成片玻璃单丝，在重新开始工作时以及当玻璃滴在重力的作用下落下时，会离开挡板3，下面将给予解释。

图3和图4分别表示出挡板3的上平板31的第一种构形的前视图和剖面视图。

这块上平板31主要包含有主板310。沿着此主板310的上部，焊接上了一根管子311，在此管子上添加了四块封板312，用于把平板31挂接到上述挂架23上。在图4a中表示出添加这些封板的方法。

在这个图上可以看到，在平板312整个长度上的这两条密封的连续焊线313允许把此平板紧固在管子311上。

此管子311上钻有一些圆孔314，它们均匀分布在平板312的整个长度上的。按照本发明的装置1在工作期间，空气通过此管子311的流动速率是这样的：

-一方面，此空气完成了拉丝模2的下表面21上冷却器风扇(未画出)的通常功能，这些风扇位于挡板的每一边，以及

-另一方面，有分层流动的空气流沿着此挡板穿过每一条狭槽315而流动，此狭槽是由此挡板和一块封板312构成的。

此空气流例如可以对由于已拉伸的成片单丝断裂而引起的空气不足进行补偿。

在图5和6上分别以前视图和剖面视图的形式，表示出挡板3的上平板31的第二构形。

这里我们发现了上面参考图3和图4所述的同样部件，只有以下的不同：

-这里封板312的数目是两块，它们直接焊接在主板310上；

-管子311是密封的。

此外，可以使流体，例如水，流过这根管子，其流速则大于以前的流速，其目的是，例如，提高其热输运能力，在某些拉丝模构形中这是需要的。

现在参考图7和图8来解释刚刚介绍的这种装置的工作情况。

应讲清的是，由此装置所得到的玻璃单丝的直径是在9和17μm之间，最好是在9和11μm之间。

在图7上我们看到，分别从拉丝模2的两组喷嘴220，221发出了两组2000根的成片玻璃单丝。一旦这些玻璃单丝与上浆滚子41相接触而上浆的话，这两组成片玻璃单丝的每一组就都形成一根玻璃纤维绳，通过导向滚筒5，6被送往未画出的拉制器件。

在图8中表明，只有从上述一组喷嘴220发出的一组成片的2000根玻璃单丝形成单根的玻璃纤维绳。玻璃滴从另一组喷嘴221流出后开始形成和喷嘴组221中喷嘴个数同样的单丝。在这之前，从一个或多个喷嘴中发出的一根或多根玻璃单丝曾经发生了断裂，然后这种断裂传播到由这同一组喷嘴221发出的所有玻璃单丝。

至于此挡板3，由于断裂局限在局部，没有传播到从喷嘴组220发出的成片玻璃单丝中，所以此挡板就完全起到了挡板的作用。

当然，对于在喷嘴组220一侧的局部断裂来说，可能发生同样现象。

为了重新开始工作，操作者要相继进行下述步骤：

-放低盖子44，直到玻璃单丝重新形成；

-在拉丝模的已经停止的部分上，激活重新开始气体；

-提升起上述盖子，然后紧接着把这些单丝重新组合另一片；

-手动地拉伸此成片单丝，直到它们到达导向滚筒6，然后拉伸到拉制器件，此拉制器件接收这些单丝并使这些单丝具有标称直径。

按照本发明的装置能防止从同一组喷嘴发出的一根或多根玻璃单丝的一处或多处断裂向另一组喷嘴发出的单丝上传播，除此之外，本装置能使刚刚介绍过的重新开始操作比先前技术的重新开始操作更快更有效。

这是因为，在操作者手中要抓住的玻璃单丝的数目很少(在此例中是一半)，所以操作者参与得更快。此外，用于完全实现重新开始操作的时间也减少了。

已经进行的测量和由此进行的与分成两组成片单丝的情况有关的计算将证明这种想法。

在24小时的工作期间T，记录了在按照本发明的装置上产生的断裂总数C，此装置的拉丝模的理论上的比输出s对此同一个周期而言是2吨。

在此断裂总数C中也记录了断裂传播进入由拉丝模所发出的全部玻璃单丝中的百分比c，下面称为总断裂百分比，而且记录了只是局限于由两组喷嘴中的一组所发出的一组成片单丝中的断裂百分比c’，下面称为局部断裂百分比。

确定了分别用来在总断裂或局部断裂以后完全实现重新开始的平均时间t，t’。准确地说，平均时间t，t’是在一个断裂出现的时刻和这些经受此断裂的玻璃单丝又被拉制器件进行机械拉制的时刻之间的时间，这里不管断裂是局部断裂还是总断裂。

从这些测量值出发，使用下面的公式， $\mathrm{\η}=\frac{T-C(c.t+\frac{1}{2}c\text{'}.t\text{'})}{T}$ 计算了制纤效率η和在期间T所实际产生的材料数量Q。在下面的表格中给出了所有刚刚定义的这些数值。

	按照本发明的例子	相应的例子
断裂数C	30	35
总断裂百分比c(％)	20	100
平均时间t(min)	5	5
局部断裂百分比c’(％)	80	-
平均时间t’(min)	3	-
效率(纤化时间)η(％)	95.4	87.8
实际产生的材料量Q(吨)	1.908	1.756

此表格也列入了与先前技术，也即拉丝模没有分离的技术中相应例子有关的数值。这些测量是用与本发明的例子相同的方法来进行的。当然，对这个相应的例子来说，数目c’是零，而数目c等于一。最后，由于重新开始拉丝模的一半引起制纤过程的不稳定较小，所以与先前技术的装置相比较断裂就较少。

在这张表格中明显看出，与先前技术的拉丝模所达到的效率相比，按照本发明的装置能够达到的效率要高得多。

最后，按照本发明的装置设计非常简单，通过对可能发生在由拉丝模拉制的一根或多根玻璃单丝上的一个断裂(或多个断裂)的传播进行控制，本发明的装置能明显增加制纤设备的生产率极限。

当然，倘若如上所述总是建立永久性的分离，则技术熟练人士可以做各种改变，而不因此偏离本发明的范围。

Claims (22)

1．制造至少一根玻璃纤维绳的方法，在这种方法中，从N个在同一拉丝模的下表面伸出来的喷嘴中拉制出N支玻璃单丝来，这些喷嘴至少分成两组，其特征在于：在从每一组喷嘴所出来的成片单丝之间建立了永久性的分离。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征在于：这种分离是通过大约与拉丝模下表面垂直的隔离屏而建立的。

3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：数目N至少等于800，每张分离的成片单丝至少包含有400根单丝。

4．用于实现按照权利要求1到3中任一项所述的方法的装置，其特征在于它包含：

-至少一个拉丝模，拉丝模的下表面设置有至少分成两组的N个喷嘴。

-在从这些喷嘴组中的每一组出来的成片单丝之间建立永久性分离的机构。

5．按照权利要求4所述的装置，其特征在于：它包含有一个涂层器，这个涂层器最好包含有供给液浆的单一滚子。

6．按照权利要求5所述的装置，其特征在于：它包含有至少两个可以相互活动的盖子，它们大约沿着与涂层器的轴平行的方向活动是有利的，而且盖子在翻下的位置时，至少部分地覆盖住该涂层器。

7．按照权利要求6所述的装置，其特征在于：这两个盖子中至少一个的下部包含有至少一个斜边，这个斜边相对于该涂层器的轴是倾斜的。

8．按照权利要求4到7中的一项所述的装置，其特征在于：用于建立永久性分离的机构包含有至少一个吹气机构和／或一个让水流动的机构。

9．按照权利要求8所述的装置，其特征在于：此吹气机构和／或此让水流动的机构包含有至少一个狭槽，连续的气帘和／或水帘在大约与拉丝模的下表面垂直的方向上通过此狭槽而流动。

10．按照权利要求9所述的装置，其特征在于：该狭槽靠近拉丝模下表面。

11．按照权利要求4到10中的一项所述的装置，其特征在于：用于建立永久性分离的机构包含至少一个大约与拉丝模下表面垂直的隔离屏。

12．按照权利要求11所述的装置，其特征在于：该隔离屏包含至少一块挡板。

13．按照权利要求12所述的装置，其特征在于：该挡板最好是用螺丝固定在位于靠近拉丝模下表面的挂架上。

14．按照权利要求13所述的装置，其特征在于：使挂架和拉丝模下表面分离的距离在0和20mm之间。

15．按照权利要求12到14中的一项所述的装置，其特征在于：该挡板包含有至少一个冷却系统，最好是水冷却系统。

16．按照权利要求12到15装的一项所述的装置，其特征在于：该挡板包含至少有两块相互固定的平板，一块在另一块的延长线上。

17．按照权利要求12到16中的一项所述的装置，其特征在于：该挡板至少延伸到涂层器。

18．按照权利要求12到17中的一项所述的装置，其特征在于：至少该挡板的一面包含有防止一根或多根玻璃单丝与该面相沾连的机构。

19．按照权利要求18所述的装置，其特征在于：该面涂有不沾涂层，涂层由聚四氟乙烯PTFE制作是有好处的。

20．按照权利要求18或19所述的装置，其特征在于：水流和／或气流基本上是沿该面流动的。

21．在拉丝模下直接切割的设备，它包含有至少一个按照权利要求4到20中任一项所述的装置。

22．应用按照权利要求1到3所述的方法或应用按照权利要求4到20中的一项所述的装置来制造连续玻璃纤维绳，尤其是制造具有玻璃单丝直径为5到24μm的纤维绳，这里的纤维绳用于对无机和／或有机材料进行加固。

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