CN1531513A - 向细丝涂敷溶液的系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器的系统、装置和方法，其包括：涂敷器表面，其可操作，以向细丝涂敷至少部分覆盖溶液；第一容器，其可操作，以向涂敷器表面提供溶液，第一容器中溶液的量对应于第一容器中的溶液液面；第二容器，其可操作，以包含与第一容器中的溶液流体连通的溶液源，这样，第二容器中的溶液具有表示第一容器中溶液液面的溶液液面；和探测器，其确定第二容器中的溶液液面，该探测器可以操作，以控制第一容器中溶液量的调节，这样，第一容器中的溶液液面保持在液面高度的预定范围内。

Description

向细丝涂敷溶液的系统、装置和方法
本发明涉及向细丝涂敷涂层，更特别地涉及向形成玻璃股的细丝涂敷涂层的系统和方法。
在制造织物过程中，包括制造玻璃细丝纤维，在各细丝聚集成一股或多股之前，随着各细丝从衬套中拉出，通常涂敷各种涂层溶液，例如胶料(也称作粘接剂)，并且浸染前进中的细丝的表面。涂敷胶料溶液是为了提高细丝的给定特性或为细丝提供给定特性，如改善的拉伸强度和耐磨损性。可以采用涂敷涂层溶液的各种方法和涂敷装置，如喷头、垫、辊或带，其把溶液从溶液池输送至细丝。
通常需要在涂敷器中保持新鲜的粘接剂溶液源，以向细丝涂敷适当的涂层。因此，在操作过程中可向溶液池提供过量的粘接剂溶液，该粘接剂溶液通常由粘接剂循环系统收集、返回和再循环。例如，过量粘接剂收集装置可以是溢水孔、设置在溶液池内的垂直管、侧壁、或过量溶液排入其中的具有预定高度的槽。然而，由于非循环溶液的液体基部分一旦暴露于空气可能干燥，过量粘接剂收集装置可能被干燥的溶液堵塞。其它的涂敷器结构采用浮动阀，以控制涂敷器中溶液的量。特别是，一指示器装置浮在溶液的表面上，并且与提供系统相连接，当装置的液面变得太低时，向涂敷器提供补充溶液。关于涂敷器结构的进一步信息，见K.L.Loewensteind的 玻璃纤维制造技术(1993年第3版)第165-172页，其内容包含于此，以供参考。
通常需要在涂敷器的溶液池中保持具有已知成分的溶液源，因为溶液的成分影响被涂敷细丝的最终特性。然而，由于在某些系统中通向溶液池的开口，外界物质可能与溶液池内的溶液混合，从而改变溶液的成分和/或污染溶液。例如，在某些系统中，如玻璃细丝生产系统，诸如水的流体被喷在热细丝上，以在把覆盖溶液涂敷至细丝之前冷却它们。该冷却流体可收集在涂敷器壳体上，滴入溶液池内或滴在把溶液涂敷至细丝的表面上，从而改变了溶液的已知成分。另外，涂敷器壳体上的开口可允许其它浮在空气中的污染物，如玻璃细丝或水滴，进入壳体和污染溶液。另外，涂敷器壳体上的这些开口可允许与通过的细丝相关的高速空气流在壳体内循环，从而由于引入了污染物而复合了污染问题，还使得非循环溶液得以干燥。另外，如果被污染的过量粘接剂溶液在相连接的涂敷器内收集和再循环，溶液池内溶液的任何污染或稀释可污染或稀释其它相关联的涂敷器中的溶液。
因此，本发明的实施例提供向通过的细丝涂敷已知成分溶液的至少部分涂层的系统、装置和方法，同时，不需要收集和再循环过量的粘接剂溶液，防止粘接剂溢流出涂敷器的溶液池，防止浪费、保护溶液池内的溶液不受污染。
本发明的一个方面是一向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：涂敷器表面，其可操作，以向细丝涂敷至少部分覆盖溶液；第一容器，其可操作，以向涂敷器表面提供溶液，第一容器中溶液的量对应于第一容器中的溶液液面；第二容器，其可操作，以包含与第一容器中的溶液流体连通的溶液源，这样，第二容器中的溶液具有表示第一容器中溶液液面的溶液液面；和探测器，其确定第二容器中的溶液液面，该探测器可以操作，以控制第一容器中溶液量的调节，这样，第一容器中的溶液液面保持在液面高度的预定范围内。在一个不局限的实施例中，涂敷器还包括遮盖，其覆盖第一容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离第一容器中的溶液，该遮盖具有开口，其中，涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触。
本发明的另外一个方面是一向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：涂敷器表面，其可操作，以向细丝涂敷至少部分覆盖溶液；容器，其可操作，以向涂敷器表面提供溶液，容器中溶液的量对应于第一容器中的溶液液面，该容器还具有一溢流液面；遮盖，其覆盖容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离容器中的液体，该遮盖具有开口，其中，涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触；和探测器，其确定容器中的溶液液面，该探测器可以操作，以控制容器中溶液量的调节，这样，容器中的溶液液面保持在液面高度的预定范围内，该液面高度低于溢流液面。
本发明的另外一个方面是一向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：容器，其可操作，以提供溶液，容器中溶液的量对应于容器中的溶液液面；无端皮带，其具有涂敷器表面，该涂敷器表面可操作，以向细丝提供溶液，该无端皮带由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑，其中，第一支撑至少部分地可定位于溶液液面的下方，第二支撑可定位于邻近涂敷器和细丝之间的接触区域；把溶液传输至接触区域的无端皮带的一部分相对于水平轴线形成预定角，该预定角取决于涂敷器表面上溶液的理想膜厚度；和调节器，其调节第一支撑或第二支撑至少其中之一的位置。
本发明的另外一个方面是一向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的系统，其包括：主容器，其可操作，以提供溶液；局部容器，其与主容器流体连通，以从主容器接收溶液，局部容器中溶液的量对应于局部容器中的溶液液面；涂敷器表面，其可操作，以从局部容器接收溶液，并且向细丝涂敷至少部分溶液涂层；辅助容器，其可操作，以包含溶液源，该溶液源与局部容器中的溶液流体连通，这样，辅助容器的溶液具有一溶液液面，该溶液液面表明局部容器中的溶液液面；流体控制器，其可定位在主容器和局部容器之间，以控制溶液从主容器向局部容器流动；和探测器，其监测辅助容器内的溶液液面，其中，该探测器可以操作，以根据被监测到的辅助容器内的溶液液面，向流体控制器发出一信号，这样，局部容器中的溶液液面保持在预定的液面范围内。
本发明的另外一个方面是一向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的系统，其包括：主容器，其可操作，以提供溶液；局部容器，其与主容器流体连通，以从主容器接收溶液，局部容器中溶液的量对应于局部容器中的溶液液面，该局部容器具有一溢流液面；涂敷器表面，其可操作，以从局部容器接收溶液，并且向细丝涂敷至少部分溶液涂层；遮盖，其覆盖局部容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离局部容器中的溶液，该遮盖具有开口，其中，涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触；流体控制器，其可定位在主容器和局部容器之间，以控制溶液从主容器向局部容器流动；和探测器，其监测局部容器内的溶液液面，其中，该探测器可以操作，以根据被监测到的溶液液面，向流体控制器发出一信号，这样，局部容器中的溶液液面保持在预定的液面范围内，该液面范围低于溢流液面。
本发明的再另外一个方面是一向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的方法，其包括：在一容器内贮存一定量的溶液，该容器具有一与溶液源连通的入口，容器中溶液的量与容器中的溶液液面相关联；在容器内以溶液涂敷至少一部分涂敷器；用涂敷器接触至少一条细丝，以溶液至少部分地涂敷细丝；在容器内监测溶液液面；产生表明被监测到的溶液液面的一信号；根据被监测到的溶液液面把溶液液面调节至预定的液面范围的一液面；和使容器内的溶液不接收任何在容器上积累的多余液体或超过溢流液面的任何溶液部分。在一个特定的不局限的实施例中，容器是第一容器，监测包括：定位一第二容器，使其靠近第一容器；使第一容器和第二容器相互连接，这样，溶液可以在第一容器和第二容器之间流动，第二容器内的溶液液面可表明第一容器内的溶液液面；和监测第二容器内的溶液的溶液液面，而调节包括根据被监测到的第二容器内的溶液液面在第一容器内把溶液液面调节至预定的液面范围内的一液面，其中，预定的液面范围低于溢流液面。
当结合附图阅读时，上述概述和下文对本发明的不局限的实施例的详细说明可以更好地被理解。在附图中：
图1是包括本发明特征的涂敷器的前平面图，为了清楚起见，某些部分被省略；
图2是在图1中沿2-2线的涂敷器的横截面图；
图3和4是类似于图2的横截面图，示出了包括本发明特征的涂敷器的另外的实施例，为了清楚起见，某些部分被省略；和
图5是包括本发明特征的提供和向细丝涂敷胶料的系统的示意图。
本发明提供向细丝涂敷例如胶料成分的系统、方法和装置，而不再需要收集和再循环多余胶料，从而改善了向细丝涂敷时涂层成分的质量和均匀性。
为了技术说明的目的，除非特别指出，在说明书和权利要求书中采用的表示速度、尺寸等的量的所有数字都将被理解成在所有例子中修改为“大约”。因此，除非有相反指明，在下列说明书和所附权利要求书中公开的数字参数是近似的，根据本发明要求保护的理想财产可能改变。至少不是试图限制对权利要求的保护范围采用等同原则，各数字参数至少应该根据报告的有效数字的位数和采用普通的圆整技术进行解释。
虽然公开本发明宽保护范围的数字范围和参数是近似的，在任何特定例子中公开的数值是尽可能精确的。然而，任何数值都固有地包含特定的在相应试验测量中发现的来自标准差的误差。
如图1和2所示，在本发明的一个不局限的实施例中，涂敷器10具有涂敷器表面12，以把涂敷溶液14涂敷至一组前进的纤维或细丝16上，该涂敷器10包括探测器18，以感知和监测一主容器即在壳体24内形成的溶液池22内的溶液液面20。在一个不局限的实施例中，涂敷溶液是胶料成分，这在下文将详细说明。探测器18可以操作，以向流动控制机构28(如图5所示)产生信号26，以向溶液池22补充一定量的溶液，用于在高度32的预定范围内调节溶液液面20。高度32的下限34对应于溶液池22内的最低理想溶液液面，而高度32的上限36对应于溶液池22内的最高理想溶液液面并且低于溢流高度38，这在下文将详细说明。因此，探测器18可准确探测溶液池22内的溶液14的量，并且产生流动控制信号，这样，就不需要收集溢流溶液的措施。另外，涂敷器10的壳体24包括遮盖40，其可包括导流板42、上壁44、上前壁46、下前壁48和/或导向器50的各种组合，以包围和覆盖至少一部分溶液池22，并且使在壳体24导向和/或收集在壳体24上的外界多余液体远离溶液池22的溶液14。因此，遮盖40本质上减少了溶液14在溶液池22内暴露给污染物，而探测器18足以控制溶液液面20，这样，只需要提供涂敷细丝16所需的溶液14的量，因此，不需要收集和再循环多余溶液，因此，消除了在相连接的涂敷器中诸如堵塞和污染的问题。
涂敷器表面12可以包括一部分辊、带、吸收垫、或其它可从溶液池22传输溶液14和至少部分地用溶液14涂敷细丝16的结构。例如和不局限于本发明，涂敷器表面12可包括适合于携带溶液14的表面织物的材料，例如但不局限于弹性、石墨、或陶瓷材料。在如图1和2所示的不局限的实施例中，涂敷器表面12对应于一部分无端皮带52，其由至少第一支撑54和第二支撑56可旋转地支撑。第一和第二支撑54和56可包括辊、棒、杆、它们的组合、和其它任何允许无端皮带52转动和可从溶液池22传输溶液14至细丝16的结构。第一支撑54至少部分地可定位于溶液液面20的下方，这样，溶液14可被传输至无端皮带52的表面。第二支撑56与第一支撑54相间隔，并且位于邻近无端皮带52和细丝16之间的接触区域58。接触区域58具有一预定长度，其对应于涂敷溶液14时由皮带52同时接触的细丝的理想纵向长度。该预定长度的值直接对应于无端皮带52的操作寿命。在本发明的一个不局限的实施例中，第二支撑56的直径60尽可能地大，以增加在无端皮带52上的细丝16的接触长度，从而增加接触区域58。这降低了细丝16和皮带52之间的接触应力，也降低了皮带52自身的弯曲应力。应力的降低减少了皮带52的磨损，从而提高了其使用寿命。采用具有尽可能大的直径60的第二支撑56还降低了在涂敷器10处的“吹回”。术语“吹回”是指在细丝16和第二支撑56之间在接触区域58的接触过程中在移动的各细丝16中携带的再定向的空气流，其把溶液从涂敷器表面12上吹下。与吹回相关的空气流可进一步在涂敷器壳体24内循环，导致压力差别，从而导致在带部分68上的不均匀的溶液14的膜厚度，因此，妨碍溶液14一致地涂敷在细丝16上。在一个不局限的实施例中，接触区域58的预定长度在0.1英寸至1英寸(0.25厘米至2.54厘米)的范围内。在另外一个不局限的实施例中，接触区域58的预定长度在0.1英寸至0.75英寸(0.25厘米至1.91厘米)的范围内或0.1英寸至0.5英寸(0.25厘米至1.27厘米)的范围内。在另外一个本发明的不局限的实施例中，第二支撑56的直径60的适当预定值在1英寸至6英寸(2.54厘米至15.54厘米)的范围内，或在1英寸至4英寸(2.54厘米至10.16厘米)的范围内，或在1英寸至3英寸(2.54厘米至7.62厘米)的范围内。第一支撑54的直径62的预定值足以促使溶液14传输至无端皮带52上。为了使涂敷器10利用的空间最小化和降低组装成本，在一个不局限的实施例中，第一支撑的直径62小于第二支撑的直径60。
另外，第一的支撑直径62和第二支撑的直径60，和/或第一支撑的高度64和第二支撑的高度66，相对于如图2所示的水平轴线以预定角70限定了无端皮带52的定向部分68。无端皮带52的定向部分68是在第一支撑54和第二支撑56之间延伸并且没有被支撑54和56支撑的部分，其把溶液14传输至接触区域58。预定角70的理想数值可以改变，改变的根据包括：将由无端皮带52携带的溶液14的理想膜厚度、溶液14中溶质的量、将涂敷至细丝16上的溶液14的理想数量、无端皮带52的转动速度、和溶液池22内由无端皮带52搅拌的溶液14的理想数量、以及其它因素。例如，在一个不局限的实施例中，皮带52的定向部分68上传输至细丝16的溶液14膜的理想厚度可以在50微米至400微米的范围内。在另外一个不局限的实施例中，溶液14的膜厚度可以在100微米至300微米、或150微米至250微米的范围内。尽管在本发明中不局限，预定角70的适当数值相对于水平轴线在0度至90度之间，例如，从20度至70度，或从30度至60度。在另外一个不局限的实施例中，预定角70是45度。另外，第一和第二支撑54、56分别连接至或可以包括分别由壳体24支撑的第一和第二轴72、74。马达75，例如由Baldor ElectricCompany of Ft.Smith，AR提供的马达驱动，可以安装在壳体24的外部，并且用于以预定速度转动轴72、74中的一个或两者。在一个不局限的实施例中，皮带52以这样的速度转动，该皮带在接触区域58处的速度本质上对应于前进中的细丝16的速度。尽管不需要，在一个不局限的实施例中，涂敷器10包括任何类型的调节装置(未示出)，以改变轴72和/或74的位置，这样，第一支撑54在溶液14内的深度和/或皮带部分68的角度70可以调节，以提供皮带52的理想的膜厚度。例如和不局限于本发明，轴72和74穿过壳体24的侧壁82延伸，该侧壁82可包括便于轴重新定位的槽。
应该看到，第一支撑54在溶液14内的深度将影响皮带52上的溶液膜厚度。更特别是，皮带52上的溶液14的膜厚度将部分地取决于皮带52移出溶液14的角度。明显的是，溶液液面20的小的变化将严重影响皮带52移出溶液14的角度和由此的溶液膜厚度。另外，在纤维生产过程中，当这些改变发生时，涂敷至细丝16的溶液数量可以相应地改变。因此，为了尽管溶液液面的改变提供皮带52的一致和均匀的膜厚度，在本发明的一个不局限的实施例中，溶液液面20和/或第一支撑54的位置可以保持，这样，皮带52移出溶液14的角度保持相对的恒定。例如，这可以通过把皮带52的部分68的至少一部分71始终保持在溶液液面20之下而实现。这将使得皮带52移出溶液14的角度70保持恒定，而无论溶液液面20的小变化如何。另外，把范围32的较低溶液液面34设定成不低于皮带52的部分68不再由第一支撑54支撑的点可保证该移出角度在溶液液面的整个范围32内保持恒定。在本发明的一个不局限的实施例中，第一支撑54完全浸没在溶液14中，即定位和保持在高度32的预定范围的较低液面34之下。
涂敷器表面12透过壳体24上的开口76朝细丝16向外延伸。该开口76部分地通过把前壁44的上前壁46的边缘78和下前壁48的边缘80定位在从涂敷器表面12的最小距离而限度。遮盖40的侧壁46、48的定位还禁止污染物进入壳体24。该开口76进一步由壳体24的侧壁82的边缘81限度。另外，无论上前壁46还是下前壁48都可包括一个或多个前壁84，其具有侧边缘85，延伸超过和覆盖至少一部分涂敷器表面12，从而进一步防止污染物接触涂敷器表面12的选定部分和/或进入壳体24。另外，壳体24的底壁86可包括入88，其可与流体源相连接和与控制阀相关联(如图5所示，下文更详细地说明)，补充溶液30通过该入口被输送至溶液池22。然而，应该注意，入口88可形成壳体24的任何侧壁的一部分，或可以包括一独立的、非整体的管。尽管不需要，在如图1和2所示的本发明的不局限的实施例中，入口88始终与溶液14保持流体连通，从而减少溶液的干燥和入口的堵塞。在本发明的一个不局限的实施例中，入口88相对于第一支撑54定位，这样，补充溶液30的流动不会导致溶液14在无端皮带52上的不均匀分布。例如，在如图2所示的本发明的不局限的实施例中，入口88可定位在与第一支撑54相间隔的底壁86的向前、中心部分。
把入口88定位在涂敷器的中心部分还降低了在加入附加溶液14时溶液池22内溶液液面20的浮动。更特别是，在涂敷器的一端提供溶液而从另外一端排出溶液将导致溶液池内的流动梯度和液面浮动，本发明不是这样，向本发明的溶液池22的中心部加入附加溶液将使在细丝涂敷过程中由于补充溶液导致的溶液液面20的浮动最小化。
在如图1和2所示的本发明的不局限的实施例中，遮盖40包括导流板42、上壁44、上前壁46、下前壁48和导向器50。导向器50是横跨涂敷器10的前表面的至少一部分延伸并且延伸出上前壁46表面的结构。在一个不局限的实施例中，导向器50恰好位于边缘78的上方，紧邻开口76。尽管不需要，导向器50可包括具有平面、L形、或U形横截面的结构。在一个不局限的实施例中，导向器50连接至上前壁46，以在导向器50和壁46之间形成密封，例如，连接方式是通过焊接、粘接、或具有诸如弹性层的密封件的机械紧固。导向器50以收集多余液体或其它污染物的方式成形和安装，该多余液体或污染物可收集在壳体24上，或可滴向开口76。导向器50进一步包括至少一个开口端，其从开口76的边缘向外定位，以从开口76引导和释放任何被收集的多余液体。另外，导向器50及其各部分可相对于水平轴线定位在一角度，以把被收集的溶液和污染物引导至该至少一个开口端。
导流板42可包括一板或膜，其在涂敷器10的上方延伸至至少部分被阻止的可落入或被引导至涂敷器的壳体24的多余液体、各细丝16内携带的污染物空气流。导流板42具有一宽度，其通常至少与开口76一样宽，但根据特定的应用可宽一点或窄一点。例如和不局限本发明，导流板42的宽度大于暴露涂敷器表面的开口，该导流板42可收集在倾斜路径上落向开口76的多余液体，而较窄的导流板42可能就收集不到该多余液体。另外，导流板42具有一深度，其足以引导被收集的多余液体或污染物离开开口76。导流板42可包括一靠近细丝16相间隔的前边缘，而导流板的后边缘可定位在例如邻近壳体24的遮盖40的上壁44的后部。另外，导流板42可包括调节机构90，以相对于壳体24和细丝16可调节地支撑导流板42。例如但不局限于机械连杆、铰链、活塞等，调节机构90可允许导流板42水平定位、垂直定位、和/或可转动定位，以实现导流板42的理想方向。另外，调节机构90可允许导流板42在涂敷器10不使用时移动至覆盖涂敷器表面12的位置。另外，导流板42可包括附加板(未示出)，其在涂敷器10不使用时移动至覆盖开口76和涂敷器表面12的位置。
如上所述，涂敷器10包括探测器18，以在高度32的预定范围内感知和监测溶液液面20，其中，高度32的预定范围低于溢流高度38，根据被感知的溶液液面，产生一反应，如电信号和机械运动。在这里，术语“溶液液面”是指溶液池内溶液的实际液面，而术语“溢流溶液”是指限定溶液池的任何壁的最低液面，如溶液池20的下前壁48的上边缘80。探测器18的适当的不局限的实施例包括电探测器、机械探测器、能量波探测器、超声波探测器、光探测器、电阻探测器、磁探测器等。在一个不局限的实施例中，探测器18是非表面接触探测器，即溶液的表面不是被浮子或其它类似装置物理地接触，而是溶液液面被远程确定。探测器18可以允许感知溶液液面20的任何方式与涂敷器10相关联。例如，在一个不局限的实施例中，探测器18可安装在壳体24上。在另外一个不局限的实施例中，壳体24上的探测器18是非表面接触探测器。
图1和2示出了本发明的另外一个不局限的实施例，其中，探测器18安装在容器92上，该容器92相对于涂敷器10的溶液池22远离地定位。容器92是一辅助容器，其包括溶液14的远离溶液池94，该溶液池94通过连接器96与溶液池22流体连通，这样，容器92内的溶液液面98可表示溶液池22内的溶液液面。在一个不局限的实施例中，容器92内的溶液液面98对应于溶液池22内的溶液液面20，即两个溶液液面是相同的。尽管不需要，在如图所示的特定实施例中，容器92的侧壁包括孔100，以均衡容器92内的压力，并且更容易允许溶液池94的溶液液面根据溶液池22内的溶液液面的变化而变化。容器92可相对于壳体24远离地定位，在如图1和2所示的特定实施例中，容器92位于足够接近壳体24的位置，这样，溶液池94内的溶液14可以自由地与溶液池22内的溶液循环。在特定的不局限的实施例中，容器92和探测器18的远离定位使得容易更新传统的涂敷器，并且利用这里公开的涂敷器，其中，在壳体24的附近具有空间限制。容器92的使用还提供了溶液池22内的溶液液面20的更可靠的显示。特别是，涂敷器表面涂经溶液14的运动可导致壳体24内的溶液液面20的某些飞溅和其它表面不规则。这里所述的容器92相对于壳体24远离定位允许连接器96作为阻尼器，这样，由探测器18监测的容器92内的溶液的溶液液面98可准确反映溶液池22内的溶液14的真正液面20。
连接器96可包括诸如管、软管或套管的具有硬质或柔软特性的结构，由金属、复合材料、塑料或任何其它具有足够低表面能量的材料构成，以阻止溶液积累和粘附在其表面上。类似地，容器92和壳体24还可由塑料、金属和复合材料、或任何其它具有足够低表面能量的材料构成，以阻止溶液的表面积累和粘附。在一个不局限的实施例中，容器92由高密度材料诸如Teflon树脂制成，连接器96由不锈钢管制成，壳体24由不锈钢制成。在另外一个不局限的实施例中，容器92包括不锈钢侧壁和由聚氯乙烯塑料制成的可拆卸顶盖和底盖。应该注意，可以采用许多其它的材料的组合。
高度32的预定范围包括任何理想的溶液液面20，其可向涂敷器表面12提供足够数量的传输至细丝16的溶液14。例如，足够数量的溶液14可以是对应于传输至并且指示部分涂敷细丝16的溶质的给定数量，从而保证由细丝制成的最终产品的特性落入预定的技术指标范围。如上所述，通过把皮带52的部分71保持在溶液液面20以下，涂敷器10进一步在涂敷器表面12上提供均匀一致的溶液膜，这又使得细丝16上有更均匀的涂层。为了一致地把给定成分的溶液14传输至涂敷器表面12上，在本发明的一个不局限的实施例中，理想的是把溶液液面20落入其中的高度32的预定范围保持在较窄的宽度内。不局限于本发明，对于涂敷玻璃细丝的溶液14，高度32的预定范围的合适实施例包括在1英寸至6英寸(2.54厘米至15.54厘米)的范围内，例如在1英寸至5英寸(2.54厘米至12.7厘米)的范围内，或在1英寸至3英寸(2.54厘米至7.62厘米)的范围内。
应该注意，包含本发明特征的涂敷器可包括不同于如图1和2所示并且如上所述的涂敷器结构。例如并且不局限本发明，图3示出了涂敷器310，其具有唯一的辊312，该辊312至少部分地沉没于壳体316内的溶液314中。随着辊312的转动，其表面318被溶液314覆盖，该溶液314随后至少部分地涂敷接触辊表面318的纤维320的表面。图4示出了本发明的另外一个不局限的实施例，其中，涂敷器410在壳体416内包括涂敷辊412和转换辊414。转换辊414部分地沉没于溶液418中，并且接触涂敷辊412，这样，涂敷转换辊414表面420的溶液418的至少一部分被传送至涂敷辊412的表面422，而该表面422又至少部分地涂敷接触辊表面422的纤维424的表面。不局限本发明，辊312、412和414可包括适合于携带诸如弹性材料、石墨、或陶瓷等溶液的表面。
本发明可用于提供任何溶液，以覆盖细丝16。如上所述，在一个不局限的实施例中，溶液是胶料成分，其涂敷一个或多个玻璃细丝。特别是和不局限本发明，图5示出了胶料提供系统500，以把胶料成分提供给和涂敷至玻璃细丝上，该系统采用了这里所述的涂敷器。这里使用的术语“胶料”、“被胶料”或“胶料着”是指细丝形成后通常立即涂敷其上覆盖成分。如图5所示，细丝16从玻璃熔炉或前炉502提供，该前炉502包含纤维形成熔融玻璃504的源头和具有金属衬套506，该金属衬套506连接至前炉502的底部。熔融玻璃504在衬套506内从数个喷嘴508中拉出，被缠绕器510或某种其它纤维拉伸装置拉细，以形成玻璃细丝16。喷头512可用于在新形成的细丝16处引导冷却剂的喷射514，该冷却剂通常是水，以在细丝从衬套506拉出时冷却该细丝16。为了附图的清楚起见，陶瓷材料、冷却管和金属衬套周围的翼片都省略了。另外，系统500例如可以是合成纺织纤维或股的成形装置，其中纤维从本领域的技术人员熟知的喷嘴中拉出，该喷嘴例如可以是但不局限于喷丝头。典型的前炉和玻璃纤维形成机构在 Loewenstein中的第85、107页和第115至235页示出，其内容包含于此，以供参考。
如上所述，在玻璃细丝16从衬套506拉出之后，它们与涂敷器10接触，以把涂层或胶料成分涂敷至玻璃细丝16的至少一部分，以在后续过程中保护纤维不受磨损。通常胶料成分在其它成分之外还包括下列成分：膜形成剂、润滑剂、耦合剂、乳化剂和水。可用于本发明的胶料成分的不局限例子在受让人的下列美国专利中公开，即No.3,997,306(见第4栏第60行至第7栏第57行)；No.4,305,742(见第5栏第64行至第8栏第65行)；No.4,927,869(见第9栏第20行至第11栏第19行)；No.5,883,021(见第6栏第7行至第9栏第18行)；和No.5,908,689(见第5栏第48行至第7栏第34行)，其内容包含于此，以供参考。另外的信息和适当胶料成分的例子在 Loewenstein中的第237至291页公开，其内容包含于此，以供参考。
聚集装置(未示出)通常安装在涂敷器10的下方，在形成细丝16处聚集选择者，以形成一个或多个股516。在这里，术语“股”是指数条细丝。每股通常具有100至15000纤维，例如200至7000纤维，以每分钟2500至18000英尺(762至5486米/分钟)的速度从聚集装置32拉出。可被这里公开的涂敷器覆盖的玻璃细丝可由本领域的技术人员熟知的任何类型的可纤维化玻璃成分形成，包括由可纤维化玻璃成分准备的那些类型，如“E-玻璃”、“A-玻璃”、“C-玻璃”、“D-玻璃”、“R-玻璃”、“S-玻璃”、“E-玻璃的变种”。这里采用的“E-玻璃的变种”是指包括和/或硼最好没有氟化物和/或硼的玻璃成分。另外，这里采用的“少量氟化物”是指氟的重量小于0.5％，例如，小于0.1％，而这里采用的“少量硼”是指硼的重量小于5％，例如，小于2％。玄武石和矿石棉是用于本发明的其它可纤维化玻璃材料的例子。在一个不局限的实施例中，玻璃纤维可由E-玻璃或E-玻璃的变种形成。这样的成分是本领域的技术人员熟知的。如果需要其它的消息，这样的玻璃成分和纤维化方法在下列文献中公开，即 Loewenstein中的第30-44、47-60、115-122和126-135页；美国专利No.4,542,106(见第2栏第67行至第4栏第53行)；No.5,789,329(见第2栏第65行至第4栏第24行)，其内容包含于此，以供参考。
玻璃细丝的额定纤维直径的范围在5.0微米至35.0微米之间(对应于纤维标识D至U和上述纤维)。关于额定纤维直径和玻璃细丝的标识的进一步信息见 Loewenstein第25页，其内容包含于此，以供参考。
本发明还用于涂敷由玻璃细丝以外(“非玻璃细丝”)的材料制成的细丝或股。适当的可由本发明涂敷的非玻璃细丝在下列文献中详细讨论，即 Encyclopedia of Polymer Science and Technology Vo1.6(1967)第505712页和美国专利申请No.08/828,212第15页第21行至第17页第10行，其内容包含于此，以供参考。
如上所述，在细丝16从衬套506拉出之后，它们与涂敷器10接触，以把涂层或胶料成分涂敷至玻璃纤维的表面，以在处理过程中保护纤维表面不受磨损。继续看如图5所示的特定胶料提供系统500，溶液14的给定成分贮存在主贮存罐或容器518内。泵520把溶液14从罐518输送至联管箱522，该联管箱522与数个管524相连接，每个管524与数个涂敷器(仅示出涂敷器10)的其中之一相关联。尽管不局限于本发明，例如，通过压力传感器526、控制阀528和/或泵520的组合，联管箱522内的溶液14可保持在理想的压力。在一个特定的不局限的实施例中，压力传感器526感知联管箱522内的压力，发出控制阀528和/或泵520的信号530，这又调节通过控制阀的溶液流动和/或泵的速度，以修改联管箱522内的压力至达到理想压力。例如，随着补充胶料30间断地提供给涂敷器10，这样的调节就可以发生。另外，仅控制阀528和泵520可以用于控制溶液流动，其中，控制阀528包括调节器阻止阀。尽管不需要，联管箱522内可保持溶液14的连续流动，以防止溶液14中溶质的固化，从而保持溶液14的准确混合，并且防止联管箱522内的堵塞。另外，采用的联管箱522可不连续在系统500内循环溶液14并且返回主贮存罐518。
在把溶液14涂敷至细丝16的过程中，定位在壳体24上或远离该壳体的探测器18监测溶液液面20，并且向流动控制器28发出信号，其可以是可控阀、泵或其它装置，以控制联管箱522和涂敷器10之间溶液的流动。在如图5所示的本发明的一个特定实施例中，探测器18远离地定位在容器92上，并且监测溶液池94内的溶液液面98，溶液液面98对应于溶液池22内的溶液液面20。当被监测的溶液液面表明溶液液面20已经低于高度32的预定范围(如图2所示)的下限34时，信号26指示流动控制器28向溶液池22提供一定量的补充溶液30，以把溶液液面20调节至高度32的预定范围内的液面，并且低于溢流高度38(见图2)。在本发明的一个不局限的实施例中，流动控制器28具有允许补充溶液30流入溶液池22的第一位置和阻止补充溶液30流入溶液池22的第二位置。另外，流动控制器28对信号26有反应，并且在第一位置和第二位置之间切换，以在高度32的预定范围内保持溶液池22内的理想溶液液面20。因此，系统500有利地包括主贮存罐518和涂敷器10之间的直接、单向的流体流通，从而消除了潜在被污染或被稀释的多余胶料溶液的再循环。
另外，如上所述，壳体24的遮盖40覆盖溶液池22，本质上防止污染物在涂敷器10内与溶液14相混合。例如，在如图5所示的系统500中，随着细丝16从衬套506拉出，喷头512可以向细丝16喷射雾化的流体雾514，例如水或其它冷却剂。随着雾514中流体液滴落向涂敷器10，导流板42可阻止至少一部分液滴，引导它们远离涂敷器表面12，从而使溶液池22内的液体14不受污染。类似地，导向器50引导任何被收集在壳体24上的多余液体远离涂敷器表面12。另外，由于开口76的边缘78、80、81和85(见图1)紧密靠近涂敷器表面12，由于导流板42紧邻细丝16，与前进和冷却中的细丝相关联的空气流被引导远离开口76，从而在本质上消除了任何通常在传统的涂敷器中存在的吹回效果。如上所述，第二支撑56的较大直径60还降低了吹回的污染效果。另外，任何浮在空气中的污染物诸如玻璃颗粒被防止进入溶液池22内的溶液14。因此，遮盖40覆盖溶液池22，本质上降低了涂敷器10内溶液14的污染和/或稀释。
本发明的实施例已经进行了说明。应该看到，这些实施例仅仅是说明性的。本发明的许多变化和修改对本领域的技术人员来说都是明显的。

Claims (40)

1.一种向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：
涂敷器表面，其可操作，以用溶液至少部分地覆盖细丝；
第一容器，其可操作，以向涂敷器表面提供溶液，第一容器中溶液的量对应于第一容器中的溶液液面；
第二容器，其可操作，以包含与第一容器中的溶液流体连通的溶液源，这样，第二容器中的溶液具有表示第一容器中溶液液面的溶液液面；和
探测器，其确定第二容器中的溶液液面，该探测器可以操作，以控制第一容器中溶液量的调节，这样，第一容器中的溶液液面保持在预定的液面高度范围内。
2.如权利要求1所述的涂敷器，其中，细丝是玻璃细丝，溶液是玻璃纤维胶料成分。
3.如权利要求1所述的涂敷器，其中，探测器选择于电探测器、机械探测器、能量波探测器、超声波探测器和磁探测器。
4.如权利要求1所述的涂敷器，其中，探测器是非表面接触探测器。
5.如权利要求1所述的涂敷器，进一步包括流体控制器，其可定位在溶液源和第一容器之间，以允许溶液从溶液源向第一容器流动；探测器可以操作，以向流体控制器发出一信号，从而控制溶液向第一容器流动。
6.如权利要求1所述的涂敷器，其中，第一容器包括溢流液面，液面高度的预定范围低于溢流液面。
7.如权利要求6所述的涂敷器，其中，溢流液面对应于容器的高度，这样，任何超出溢流液面的多余溶液都被防止返回第一容器。
8.如权利要求1所述的涂敷器，其中，涂敷器表面进一步包括无端皮带，其由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑；第一支撑至少部分地可定位于溶液液面的下方，第二支撑可定位于邻近涂敷器表面和细丝之间的接触区域。
9.如权利要求8所述的涂敷器，其中，液面高度的预定范围是这样的，当溶液液面高度在液面高度的预定范围内时，涂敷器表面以恒定角度排出溶液。
10.如权利要求1所述的涂敷器，还包括遮盖，其覆盖第一容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离第一容器中的溶液，该遮盖具有开口；涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面在开口处相接触。
11.如权利要求10所述的涂敷器，其中，第一容器包括溢流液面，其对应于第一容器的高度，这样，任何超出溢流液面的多余溶液都被防止返回第一容器；探测器是非表面接触探测器；进一步包括流体控制器，其可定位在溶液源和第一容器之间，以允许溶液从溶液源向第一容器流动；探测器可以操作，以向流体控制器发出一信号，从而控制溶液向第一容器流动。
12.如权利要求11所述的涂敷器，其中，细丝是玻璃细丝，溶液是玻璃纤维胶料成分。
13.如权利要求10所述的涂敷器，其中，遮盖进一步包括第一容器的侧壁和顶壁；至少一个侧壁包括上边缘，顶壁包括下边缘；上边缘和下边缘之间的间隙限定了该开口。
14.如权利要求10所述的涂敷器，其中，遮盖进一步包括至少一个侧壁，该侧壁限定了第一容器的顶壁，该顶壁进一步包括一下边缘，该下边缘限定了开口的上端；进一步包括导向器，其沿顶壁定位，紧靠近开口，这样，导向器携带外界液体离开开口。
15.如权利要求10所述的涂敷器，其中，遮盖进一步包括至少一个侧壁，其在容器上方延伸，该至少一个侧壁包括数个边缘；该数个边缘中的至少一部分限定了开口的至少一个边缘。
16.如权利要求15所述的涂敷器，其中，遮盖进一步包括导流板，其定位在至少一个侧壁的上方，邻近细丝，以引导多余液体远离开口。
17.如权利要求15所述的涂敷器，其中，至少一个侧壁的至少一部分在涂敷器表面的至少一部分上方延伸。
18.一种向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：
涂敷器表面，其可操作，以溶液至少部分地覆盖细丝；
容器，其可操作，以向涂敷器表面提供溶液，容器中溶液的量对应于第一容器中的溶液液面，该容器还具有一溢流液面；
遮盖，其覆盖容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离容器中的液体，该遮盖具有开口，其中，涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触；和
探测器，其确定容器中的溶液液面，该探测器可以操作，以控制容器中溶液量的调节，这样，容器中的溶液液面保持在液面高度的预定范围内，该液面高度低于溢流液面。
19.如权利要求18所述的涂敷器，其中，任何超出溢流液面的多余溶液都被防止返回第一容器；涂敷器表面进一步包括无端皮带，其由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑；第一支撑至少部分地可定位于溶液液面的下方，第二支撑可定位于邻近涂敷器表面和细丝之间的接触区域；液面高度的预定范围是这样的，当溶液液面高度在液面高度的预定范围内时，涂敷器表面以恒定角度排出溶液。
20.如权利要求18所述的涂敷器，其中，探测器是非表面接触探测器。
21.一种向细丝涂敷至少部分溶液涂层的涂敷器，其包括：
容器，其可操作，以提供溶液，容器中溶液的量对应于容器中的溶液液面；
无端皮带，其具有涂敷器表面，该涂敷器表面可操作，以向细丝提供溶液，该无端皮带由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑，其中，第一支撑至少部分地可定位于溶液液面的下方，第二支撑可定位于邻近涂敷器和细丝之间的接触区域；把溶液传输至接触区域的无端皮带的一部分相对于水平轴线形成预定角，该预定角取决于涂敷器表面上溶液的理想膜厚度；和
调节器，其调节第一支撑或第二支撑至少其中之一的位置。
22.如权利要求21所述的涂敷器，其中，细丝是玻璃细丝，溶液是玻璃纤维胶料成分。
23.如权利要求21所述的涂敷器，其中，预定角在从20度至70度的范围内。
24.如权利要求21所述的涂敷器，其中，涂敷器表面上溶液膜的厚度在50微米至400微米的范围内。
25.如权利要求21所述的涂敷器，其中，预定角在从30度至60度的范围内；涂敷器表面上溶液膜的厚度在100微米至300微米的范围内。
26.如权利要求21所述的涂敷器，其中，第一支撑具有第一直径；第二支撑具有第二直径；第二直径大于第一直径。
27.一种向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的系统，其包括：
主容器，其可操作，以提供溶液；
局部容器，其与主容器流体连通，以从主容器接收溶液，局部容器中溶液的量对应于局部容器中的溶液液面；
涂敷器表面，其可操作，以从局部容器接收溶液，并且向细丝涂敷至少部分溶液涂层；
辅助容器，其可操作，以包含溶液源，该溶液源与局部容器中的溶液流体连通，这样，辅助容器中的溶液具有一溶液液面，该溶液液面表明局部容器中的溶液液面；
流体控制器，其可定位在主容器和局部容器之间，以控制溶液从主容器向局部容器流动；和
探测器，其监测辅助容器内的溶液液面，其中，该探测器可以操作，以根据被监测到的辅助容器内的溶液液面，向流体控制器发出一信号，这样，局部容器中的溶液液面保持在预定的液面范围内。
28.如权利要求27所述的涂敷器，进一步包括遮盖，其覆盖局部容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离局部容器中的溶液，该遮盖具有开口；涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触。
29.如权利要求28所述的涂敷器，其中，探测器是非表面接触探测器。
30.如权利要求29所述的涂敷器，其中，细丝是玻璃细丝，溶液是玻璃纤维胶料成分。
31.如权利要求30所述的涂敷器，其中，第一容器包括溢流液面，其对应于该容器的高度，这样，任何超出溢流液面的多余溶液都被防止返回第一容器；液面高度的预定范围低于溢流液面。
32.如权利要求30所述的涂敷器，其中，涂敷器表面进一步包括无端皮带，其由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑；第一支撑至少部分地可定位于溶液液面的下方，第二支撑可定位于邻近涂敷器表面和细丝之间的接触区域；液面高度的预定范围是这样的，当溶液液面高度在液面高度的预定范围内时，涂敷器表面以恒定角度排出溶液。
33.一种向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的系统，其包括：
主容器，其可操作，以提供溶液；
局部容器，其与主容器流体连通，以从主容器接收溶液，局部容器中溶液的量对应于局部容器中的溶液液面，该局部容器具有一溢流液面；
涂敷器表面，其可操作，以从局部容器接收溶液，并且向细丝涂敷至少部分溶液涂层；
遮盖，其覆盖局部容器，并且引导遮盖上的多余外界液体远离局部容器中的溶液，该遮盖具有开口，其中，涂敷器表面从该开口延伸，这样，细丝可与涂敷器表面相接触；
流体控制器，其可定位在主容器和局部容器之间，以控制溶液从主容器向局部容器流动；和
探测器，其监测局部容器内的溶液液面，其中，该探测器可以操作，以根据被监测到的溶液液面，向流体控制器发出一信号，这样，局部容器中的溶液液面保持在预定的液面范围内，该液面范围低于溢流液面。
34.一种向细丝提供和涂敷至少部分溶液涂层的方法，其包括：
在一容器内贮存一定量的溶液，该容器具有一与溶液源连通的入口，容器中溶液的量与容器中的溶液液面相关联；
在容器内以溶液涂敷至少一部分涂敷器；
用涂敷器接触至少一条细丝，以溶液至少部分地涂敷细丝；
在容器内监测溶液液面；
产生表明被监测到的溶液液面的一信号；
根据被监测到的溶液液面把溶液液面调节至预定的液面范围的一液面；和
使容器内的溶液不接收任何在容器上积累的多余液体或超过溢流液面的任何溶液部分。
35.如权利要求34所述的方法，其中，信号由流体控制器接收；当被监测到的溶液液面低于液面高度的预定范围内时，流体控制器允许附加溶液根据信号流入容器，从而调节溶液液面。
36.如权利要求35所述的方法，其中，容器包括溢流液面，这样，任何超出溢流液面的溶液与容器内的溶液相分离，液面高度的预定范围低于溢流液面。
37.如权利要求35所述的方法，其中，调节溶液液面进一步包括根据与溶液液面相关联的信号在第一位置和第二位置之间可控制地切换流体控制器，第一位置允许溶液流入容器，而第二位置阻碍溶液流入容器。
38.如权利要求35所述的方法，其中，涂敷器表面进一步包括无端皮带，其由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑；进一步包括使第一支撑的至少一部分定位于溶液液面的下方，并且保持该溶液液面，这样，当溶液液面高度在液面高度的预定范围内时，涂敷器表面以恒定角度排出溶液；使第二支撑定位于邻近涂敷器表面和细丝之间的接触区域。
39.如权利要求34所述的方法，其中，容器是第一容器，监测包括：定位一第二容器，使其靠近第一容器；使第一容器和第二容器相互连接，这样，溶液可以在第一容器和第二容器之间流动，第二容器内的溶液液面可表明第一容器内的溶液液面；和监测第二容器内的溶液的溶液液面，而调节包括根据被监测到的第二容器内的溶液液面在第一容器内把溶液液面调节至预定的液面范围内的一液面。
40.如权利要求39所述的方法，其中，第一容器包括溢流液面，这样，任何超出溢流液面的溶液与第一容器内的溶液相分离，液面高度的预定范围低于溢流液面；涂敷器表面进一步包括无端皮带，其由至少第一支撑和第二支撑可旋转地支撑；进一步包括使第一支撑的至少一部分定位于溶液液面的下方，并且保持该溶液液面，这样，当溶液液面高度在液面高度的预定范围内时，涂敷器表面以恒定角度排出溶液；使第二支撑定位于邻近涂敷器表面和细丝之间的接触区域。
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