CN86103342A - 玻璃纤维制品(例如玻璃纤维网、玻璃纤维垫、玻璃丝线和头道玻璃丝)的制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种玻璃纤维制品的制造方法和装置。已知用旋转面拔出许多玻璃丝，并将其拉伸到希望的粗细且在缠绕一整圈前被切除，同时分解成单丝，并被拉伸面的旋转气流转向而成玻璃纤维——空气混合流，再进一步加工处理。近年“玻璃丝密集”取得重大发展，在喷嘴槽上其大小不变可装至少1500个喷嘴。但拔丝、尤其是剥离器方面却跟不上其发展。本发明是把玻璃丝松散无粘结而成组地汇集成玻璃丝束，并将其配置于每股玻璃丝束的平行相隔并带剥离器的旋转面，用单独而彼此平行的拉伸办法，来解决问题。

Description

从玻璃丝加工成玻璃纤维并再将其加工成平面形产品，如玻璃纤维网和玻璃纤维垫，以及用玻璃纤维加工成束状产品，例如玻璃丝线和头道玻璃丝线等玻璃纤维制品的生产技术，是从一个装有液态玻璃的贮存器中经喷嘴拔出作为玻璃丝的溢出流，这些玻璃丝流同时被拉伸到预计的粗细，然后被分解成不同长度的玻璃纤维。

业已提出、试验和应用了各种拉丝方法。其中包括有空气射流和蒸汽射流法、喷射器、以及垂直于玻璃丝流出装置安放的离心轮盘等。若按分离玻璃丝前，首先能准确地把玻璃丝拉成均匀的很细的丝来看，那么以滚筒式拉丝方法最为可靠。在这种方法中，从一个包含有液态玻璃的喷嘴槽所拔出的玻璃丝被卷绕在拉丝滚筒上，玻璃丝被滚筒卷绕在其部分周长上。然后，在绕完一整圈前，玻璃丝又借助于剥离器切除，这时玻璃丝被切成玻璃纤维。从滚筒直径和滚筒转数的准确关系，可以调整和保持圆周速度，该圆周速度可保证在很小的误差范围内以得到规定粗细的玻璃纤维。实际上，几十年来一直通行的滚筒直径为1000毫米、滚筒长度为1000毫米（这当然还不算太长）、拉丝速度大约为50米/每秒。如果在绕完一整圈前，拔出的玻璃丝已被剥离器切除，同时又切成玻璃纤维，并且这样得到的玻璃纤维被滚筒旋转产生的旋转气流经过转向送到传送带上，这就称之为“干式方法”。与此相反，还有湿式方法。湿式方法是指切成同样长但相对较短的玻璃纤维成叠地悬浮在水中，并在离开水后成网状地浮在一条筛带上。湿式方法的优点及其越来越广泛应用的原因是在于，这种方法的生产率要比干式方法的生产率高。另外还由于利用这种方法，在其它场合，例如缠绕在拉丝滚筒上，能大量地生产玻璃纤维束;人们可以剥下这些作为“毛皮”缠绕起来的玻璃纤维层并切成玻璃纤维，然后倒入水槽内（美国专利US-PS3766003）。然而，市场上还照旧需要长纤维的玻璃纤维网，因为这种玻璃纤维网不需要用液态粘结剂那样结实的粘结，因而这种玻璃纤维网软而揉韧。这种玻璃纤维网由于其粘结度低，具有相当好的疏松度，因而显得很突出，这就保证其具有饱和而快速的浸润性或浸渍性。正因为如此，这种玻璃纤维网在玻璃纤维增强塑料工业中倍受青睐。

此外，干式方法存在的问题还在于：这个沉重的滚筒的准确旋转要求准确的支承，并且滚筒的表面必须保持异常的干净和光滑。然而，最大的问题还在剥离器。诚然存在有问题，但剥离器仍然是切除玻璃丝的最好和最可靠的方法，正因为如此，才放弃了所有其它已知的方法，例如堵塞板、喷射器喷嘴等等。这里剥离器的任务不只是要可靠地切除玻璃丝，而且还要除去滚筒表面上由滚筒旋转所产生的、并输送业已形成玻璃纤维的旋转气流。联邦德国专利DE-PS1285114已对这些与使用剥离器有关的问题作了说明。摒弃以前所配置的厚的刮刀，在这项专利说明中转而应用极薄的、弹性剥离器，是当时的一个重大的进步。与应用剥离器有关的一些问题，用拔丝滚筒或拉丝滚筒的问题、以及这二者与所谓“玻璃纤维密集”问题，有相互的影响。近十年来，这些问题更加严重了，同时，越来越难以使滚筒拉丝方法适应这种情况。原先人们从一系列安放的玻璃棒的终点熔炼产生100～150支玻璃丝，这些玻璃丝被一个1000毫米宽的滚筒拉伸和去除;而今天人们已处在具有1500或更多的喷嘴的喷嘴槽时代。这就意味着，这些只有几微米粗的玻璃丝要比从前更加密集地聚集在同样宽度的滚筒上，即比以前间隔约1厘米变为间隔小于1毫米。因此，必须准确地把玻璃丝导引到滚筒表面上，也就是说，在分布缠绕时不允许玻璃丝有侧向移动。这样，剥离器就必须同时能可靠地去除更多的玻璃丝，并继续转送下去;同时，滚筒表面处处要非常光滑，因为滚筒表面的伤痕和划痕比缠绕少量玻璃丝时有害得多。而这就意味着，须在很短的时间间隔内更换剥离器，比以前更加频繁地清扫和适时地更换滚筒。即使剥离器只是以轻微的压力或者无压力地靠在滚筒上，实际上仍然还会形成可观的、特别是作用在剥离器边缘部分上的摩擦热，这种摩擦热就造成要经常更换和重新研磨剥离器。

然而，还不只限于由于玻璃丝密度增加在剥离器上出现的问题，而且在很大程度上还在于：在按照联邦德国专利DE-PS976682和DE-PS1270456采用滚筒式方法工作的、至今仍为世界上所采用的相应的干式玻璃纤维网生产设备中，往复堆积的问题给玻璃纤维的经济生产带来一些主要是机械方面的限制，以致于一种类似于造纸工业中所使用的所谓湿式方法，越来越多地得以应用。

为此，本发明的目的是：在干式方法中也能充分利用所谓玻璃丝密集的这种优点;此外，还要克服由于使用剥离器所带来的一些问题，或者至少要减少这些问题，特别是改善剥离器的使用寿命及拉丝滚筒的表面质量。

为此，用权利要求1和权利要求4所述的方法来达到上述目的。权利要求2、3，以及权利要求5至权利要求8则涉及本发明在实际应用的一些发展。

虽然从英国专利GB-PS785935中已知一种方法，在这种方法中，当玻璃丝事先还在所谓“玻璃丝支架”上用粘结剂喷洒以后，玻璃单丝被导向一个把玻璃丝汇集成束状的、并在圆周上开槽的圆盘上。玻璃丝垂直地从上进入圆盘的外壳开槽内，而水平成束地离开，即大约在圆盘中转向90°地穿过。在这里，玻璃丝束被许多连续安放的喷射器去除;虽然这些玻璃丝已涂上粘结剂，但这些喷射器仍要把这些汇集成玻璃丝束的单丝拉伸到所希望的粗细。每两个喷射器之间连接一个把玻璃丝束分割成屑的切割装置，然后，其后一个喷射器把切碎的玻璃丝堆积在筛式壁上。由美国专利US-PS3318746可知，从一个马弗炉中拔出的玻璃丝通过许多相隔一定距离安放的开槽辊子汇集成玻璃丝束，这时，玻璃丝束在即将通过第一个构成六条玻璃丝束的辊子前，被涂上粘结剂。离开第二个辊子后，玻璃丝经张紧辊到达拉丝盘。然后，拉丝盘只对玻璃丝束起脱锭作用，而不是对单丝起拉伸作用，也就是说，不再是把单丝拉伸到所预计的粗细。玻璃丝从拉丝盘上去除后呈卷曲形投放在圆盘下的传送带上，玻璃丝束是被拉丝盘内放置的一个辐条轮所去除的，该辐条轮的辐条穿过外壳表面上的开孔。与此相反，在其改进为本发明的干式方法中，松散无粘结而成组地汇集成束的玻璃丝，不仅被从一个包含有液态玻璃容器上的喷嘴拉出，而且还被旋转拉伸面拉伸到预计的粗细，进而分解成单丝，这些单丝被旋转面产生的旋转气流传送、堆积成纤维网，或者缠成玻璃丝线或头道玻璃丝线。

附图说明了本发明在具体应用中的一些实施例，并借助这些附图作如下说明。这些附图是：

图1用正视图和大大缩小了的比例给出按照本发明制造玻璃纤维的示意图;

图2为图1的侧视图;

图3为本发明制造玻璃纤维网或玻璃纤维垫的装置;

图4为图3所示装置的俯视图;

图5为本发明制造玻璃丝线或头道玻璃丝线的装置的侧向示意图;

图6为图5所示装置的俯视图。

在图1和图2上，用符号1来表征所有可能的玻璃丝生产装置的熔炼喷嘴体，从嵌入该喷嘴体底部的喷嘴同时可拔出许多玻璃丝2。玻璃丝2由成束器、例如开槽的导向辊4分别将玻璃丝组3汇集成玻璃丝束5，从这里每束玻璃丝又被拉到具有光滑表面的拉丝盘6的背面上。在所画的示意图上，这些拉丝盘6都位于同一公共轴线7上。但是如后面所述，并不要求这些拉丝盘一定要处在同一公共轴线上。在绕完一整圈前，玻璃丝束5被剥离器8从拉丝盘的圆周上切除下来，并经过导向装置9送往筛式滚筒10。开槽辊、圆环、叉子等都可作为成束器。

由于分成玻璃丝组3的玻璃丝2只是松散而未加粘结剂的汇集成玻璃丝束5，因此，它们就不仅能可靠地被拉丝盘拉伸到预计的粗细，而且它们或至少一部分能在去除时被剥离器8分解成不同长度的单丝。为了把余下的尚未被剥离器分解成玻璃纤维13的玻璃丝也分解成玻璃纤维，在玻璃丝-纤维11运转中、就要堆积到筛式滚筒10之前，安排一个吹散装置12。吹散装置12，例如喷射器，还能增强由拉丝盘6的旋转而产生的、在导向装置9内输送玻璃丝-纤维11的气流。这里还同时加入处理剂，例如粘结剂或（和）抗硬剂。筛式滚筒10分为吸入区（-）和超压区（+）。吸入区促进成网状的玻璃纤维沉积，而超压区则帮助去除这层玻璃纤维网。为清楚起见，图1中略去了标号8到标号12这些部分。

经过分组、并松散地汇集成束，以及经过为每一股玻璃丝束所配置的拉丝盘的拉伸，可以加工大量（例如1500或更多时）同时拉出的玻璃丝。比起长度较大的剥离器来说，长度较小的剥离器更易于控制，也就是说可以使其布置得非常平直，或者可以在整个拉丝盘宽度上安置得十分均匀。另外，较短的拉伸面更易于保持清洁，而且在不使用时，由于重量较轻，很容易互相独立地更换。因而从这一方面来看，不会再由于玻璃丝数量多而带来什么问题。

必须指出，图1和图2只示意说明了本发明的基本原理，并且为简化图解说明起见，也只画出了五个玻璃丝组3和五股玻璃丝束5及相应的带有剥离器8的五个拉丝盘6。实际上，在证明是适用的1000毫米的标准宽度上装有相当多的剥离器，例如15个，这就是说，1500支单丝被分成15组，每组各有100支单丝。

按照示意说明玻璃纤维网或玻璃纤维垫制造原理的图3和图4，玻璃丝束在被拉丝盘6拉伸并被剥离器8去除后，大部分被分解成玻璃纤维，并经导向装置9进入文邱里管14;在文邱里管14内，先前还未被切割的玻璃丝再被分解成玻璃纤维。文邱里管14都汇集到一个堆积喷管15上，该喷管15在筛式滚筒10的宽度内摆动地或变换地运动，因而把玻璃纤维送到用于堆积的筛式滚筒10上。在筛式滚筒10上用法兰连接一个排气通道16，该排气通道使吸入区（-）保持在低压，并经分支管路17借助节流阀18调整超压区（+）。在超压区，网状或垫状的玻璃纤维层19被剥除而放到传送带20上;然后，在涂敷装置21里用粘结剂加以处理。在相应的另一个装置22中，玻璃纤维丝层被涂层或者被浸制。图4中略去了图3上的标号8和标号9部分。

图5和图6图解说明了本发明在生产头道玻璃丝线或玻璃丝线时的应用。此时，在筛式滚筒10上玻璃纤维层的制造类似于玻璃纤维网或玻璃纤维垫生产中的情况。然而，这层玻璃纤维层在超压区不是呈平面状地被剥去，而是集结在一起流入一个扭转导管24中。在扭转导管24内，玻璃纤维分别按照转数和直径被缠绕成头道玻璃丝线或玻璃丝线，以便以后以已知的方式经过导辊和张紧辊25、26到达卷绕装置27。在制造玻璃丝线，尤其是头道玻璃丝线时，也可省去筛式滚筒，这样，扭转导管就直接连接在静止的喷管15上。

按照图3和图4制造玻璃纤维网或玻璃纤维垫、以及按照图5和图6制造玻璃丝线的实施例，各自说明了本发明范围内各种可能实施的一些形式。也可按照图1和图2不把所制造出来的玻璃纤维汇集在往复运动的分配喷管15里，而把各股玻璃丝束所构成的玻璃纤维直接由拉丝盘6经导向装置9送往堆积面，例如筛式滚筒上。这时，在堆积面上由各个拉丝盘形成带状的玻璃纤维堆垛，并彼此重迭地形成玻璃纤维网。此时，这些一般情况下具有公共轴23、以同样转数运转，因而也以同样圆周速度进行拉伸的拉丝盘6，可以部分地以不同于其余拉丝盘的转数来运转，结果就会产生不同粗细的玻璃丝。这样一来，例如两个最外边的拉丝盘6′和6″比其余的拉丝盘6转得慢，结果两个最外边拉丝盘相应的玻璃丝组3的玻璃丝2就变的较粗，而这就可以用来加强所生产的玻璃纤维网的边缘部分。即使各拉丝盘6都处在一条公共轴线上，这也并不就意味着，所有这些拉丝盘都必须由一根同一转数的轴来驱动。

如果在转数相同时，拉丝盘具有不同的直径，也可以得到同样的效果。在这种情况下，人们可以不采用所有拉丝盘都在一条公共轴线上的方案，而把它们安排成构成一个统一的玻璃丝输送面。

另一种可能性在于：把不同数目的玻璃丝2汇集成玻璃丝组3。这样，由一些拉丝盘所提供的玻璃丝数目就要比由另一些拉丝盘所提供的玻璃丝数目要多。例如，为了加强上面所提到的玻璃纤维网的边缘部分，可给最外边两个拉丝盘6′和6″送入玻璃丝束5′和5″，这两束玻璃丝是由比其余的玻璃丝束5更多的玻璃丝组成。由此在堆积玻璃纤维层上所产生的微小厚度差，经过一对轧辊在堆积成的玻璃纤维网上消除。

有关符号名称

1、喷嘴体    22、另一个装置

2、玻璃丝    23、轴

3、玻璃丝组    24、扭转导管

4、成束器    25、导辊

5、玻璃丝束    26、轧辊

5′、玻璃丝束    27、卷绕装置

5″、玻璃丝束

6、拉丝盘

7、轴线

8、剥离器

9、导向装置

10、筛式滚筒

11、玻璃丝-纤维气流

12、吹散装置

13、玻璃纤维

14、文邱里管

15、堆积喷管

16、排气通道

17、分支管路

18、节流阀

19、玻璃纤维层

20、传送带

21、涂敷装置

Claims (8)

1、一种玻璃纤维制品，如玻璃纤维网、玻璃纤维垫、玻璃丝线和头道玻璃丝线等的制造方法，该方法是用一个旋转面从液态玻璃流中拔出许多玻璃丝，并把它们拉伸到预计的粗细，且在绕完一整圈前把这些玻璃丝从旋转面上切除，这时玻璃丝被全部或部分地分成单丝，然后被拉丝面旋转产生的旋转气流转向而成平面组织堆积在一个运动平面上，或结成束状组织被拉伸，其特征为：玻璃丝松散无粘结地、成组地被汇集成玻璃丝束，并且这些单独的、相互平行的玻璃丝束被配置于每股玻璃丝束的、平行相隔的旋转面拉伸。

2、按照权利要求1所述的方法，其特征为：拉伸面以不同的速度转动。

3、按照权利要求1所述的方法，其特征为：玻璃丝束是由数目不等的玻璃丝汇集成的。

4、实施按照权利要求1至权利要求3所述制造方法的装置，包含有：一个同时能产生许多液态玻璃丝细流的熔炼喷嘴装置（1）;一个把变冷的玻璃丝流拔成玻璃丝（2），并把这些玻璃丝拉伸到预计粗细的旋转拉伸面，其中在绕完一整圈前，用剥离器把玻璃丝从拉伸面切除，并用旋转拉伸面所产生的旋转气流经过导向装置（9），把玻璃丝堆积在一个运动的透气面（10）上，该装置的特征在于：玻璃丝（2）结成玻璃丝组（3），并通过成束器（4）松散、无粘结地汇集成玻璃丝束（5），每股玻璃丝都配备一个具有光滑外表面的拉丝盘（6），它们都平行排列，并在玻璃丝输送位置的剥离器（8）处排成一列、把玻璃丝一起送往导向装置（9）。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征为：在导向装置（9）的末端连接一个吹散装置（12），该装置把未被剥离器分解成玻璃纤维的玻璃丝再分解成玻璃纤维。

6、按照权利要求5所述的装置，其特征为：吹散装置构成了堆积装置。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征为：堆积装置是由一组管子（14）组成;每一个拉丝盘（6）都配备其中的一只管子;并且所有这些管子都以其与拉丝盘相对着的终端汇集到一个在堆积面的宽度上往复或摆动运动的分配喷管（15）上。

8、按照权利要求4所述的装置，其特征为：成束器（4）是由在外表面上开环形凹槽或环形溜槽的辊子组成。

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