制备玻璃纤维柱的系统技术方案

描述了一种从多根单丝的玻璃纱的切断的纱段制造致密化的玻璃纤维柱的系统。所说的致密化的柱可以用下列过程方便地生产，即把切断的玻璃纱（２４）水化，然后通过在一个转鼓（４１）中翻动，并通过在一个旋转的Ｚ形或波形管中把所得的柱致密化，致密化的时间足以增大其密度但不足以使纤维的质量降低而导致用这样的柱形成的复合材料制品的抗张强度或抗冲击强度低于用未柱化的纱段形成的复合材料制品。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

System for producing glass fiber columns

A system for producing compact glass fiber columns from cut yarns of a plurality of monofilament glass yarns is described. The densification of the column can be produced easily in the following process, which cut off the glass yarn (24) water, then through a drum (41) in turn, and through a rotating Z shaped or corrugated pipe to column densification proceeds, densification time sufficient to increase the density but not enough to make the fiber quality reduce the resulting composite products formed by this column tensile strength or impact strength is lower than the formed yarn segment is not the pillared composite products.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及玻璃纤维柱的制造。特别地，本专利技术提供一种通过把切断的多根玻璃纤维的纱的多个段结合在一起来制造致密的玻璃纤维柱的设备。这样的柱提供了一种储存和处理在复合材料中用作增强材料的切断的玻璃纤维的方便形式。通常用切断的玻璃纤维作为热塑性制品中的增强材料。一般来说，这样的纤维通过下列过程形成，即通过一个套管或喷嘴板把熔融的玻璃拉成单丝，向所说的单丝涂敷一种含有润滑剂、偶连剂和形成薄膜的粘合剂树脂的胶料组合物，使所说的单丝聚集成纱，把所说的纤维纱切成要求长度的段，并干燥所说的胶料组合物。然后把这些切断的纱段与一种聚合物树脂混合，把所说的混合物供给到一个压力注模机或注射注模机，成形为玻璃纤维增强塑料制品。典型地，所说的切断的纱与一种热塑性聚合物的团粒混合，并把该混合物供给到一个挤压机中，在挤压机中，所说的树脂熔化，所说的玻璃纤维纱的整体性被破坏，所说的纤维分散在所说的熔融树脂中，然后把这种纤维/树脂分散体系成形成柱。再把这些柱供给到成形机中成形为玻璃纤维基本均匀分散的模压制品。但是，不幸的是，通过这样的过程制造的切断的玻璃纤维一般是蓬松的并且不能良好地流动。因此，这样的纤维难以处理并且在自动加工设备中存在问题。试图解决这个问题的一种尝试是把所说的切断的纱压实成为棒状的束或柱以改进所说的切断的纱的流动性，并且能够使用自动设备称量和输送与所说的热塑性树脂混合的玻璃纤维。在美国专利No.4,840,755中提出了这样的方法，其中，优选的是在振动运输机上摇动湿的切断的纱，使所说的纱变圆并把它们压成致密的、圆柱形的柱。虽然这样的方法和设备趋于提供致密的、圆柱形状更好的、表现出更好流动性的柱，但是它们在某些方面受到不希望的限制。例如，所说的柱的尺寸和纤维含量一般受到在所说的切断的纱中的纤维的尺寸和数量的限制，其中，设计所说的过程以避免多个切断的纱段粘合在一起形成含有比单一的切断的纱中存在的纤维更多的纤维的柱。因此，为了获得具有合适的体积密度和足够的长径比以表现出良好的流动性的柱，用于切成段的纱通常必须由大量的单纱组成。但是，增加形成并结合成单一的纱所需的单丝的数量会不理想地使成形操作复杂化。在一个试图克服这些缺点的方法中，美国专利No.5,578,535提出玻璃纤维柱比制成这些玻璃纤维柱的单个的玻璃纱致密约20～30％，直径约大5～15倍。制备这些柱的方法是通过水力切割纱段至足以防止单丝化但是不足以使所说的纱段团聚成块，并把所说的水力切割的纱段混合足够的时间形成柱。合适的混合包括一种保持所说的纤维相互移动并相互转动的过程，如翻动、搅动、混和、混合、搅拌和掺和。虽然所提出的柱可以通过这样的多种混合方法制造，但是，已经发现这样的方法或者效率太低而不能在工业上使用，或者不能适当地控制以生产出为所得的复合材料制品提供可以与用不柱化的切断的纱纤维制成的那些复合材料制品相比拟的强度性能。例如，使用改进的盘式柱化机通常导致成形的柱在所说的混合机内的过长的驻留时间，这样由于玻璃纤维柱相互之间摩擦的磨损性质导致所说的柱的性能恶化，这种柱的性能恶化最后会降低用其制造的模压制品的强度特性。因此，对于可以控制产生均匀的玻璃纤维柱制品的效率高的成形柱的方法仍然存在一种需求，所说的玻璃纤维柱制品在复合材料模压制品中提供了与不柱化的切断的纱相等的强度特性。通过本专利技术满足了这样一种需求，下面详细地总结并描述了本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种效率高的成形柱的方法和设备，可控地产生基本均匀的玻璃纤维柱，其形状和密度提供了良好的流动性。另一个目的是生产可以用在玻璃纤维增强复合材料制品的制造中的柱，与用未柱化的切断的纱制成的对比产品相比，在强度特性上没有可感知的损失。通过一种方法达到了这样的目的，在所说的方法中，把由多根基本连续的玻璃纤维构成的玻璃纤维纱切成要求长度的段并水化到足以引起所说的纱段在翻动时结合成柱的含水量。然后，使所说的纱段经过第一次翻动来使所说的水化溶液基本分布均匀，并使所说的纱段结合形成柱。然后通过第二次翻动操作压实所说的柱来增大所说的柱的密度。本专利技术的方法可以方便地使用一种设备，所说的设备包括(a)切断所说的玻璃纤维纱以形成切断的纱段的装置；(b)传送所说的切断的纱段到第一个翻动装置的装置；(c)向所说的切断的纱段施加水化溶液的装置；(d)第一个翻动装置，用于赋予所说的切断的纱段翻动操作使所说的水化溶液分散并且使所说的切断的纱段排列并结合成柱；(e)传送所说的柱到第二个翻动装置的装置；(f)第二个翻动装置，用于翻动所说的柱使其致密并增大其密度；(g)把所说的致密化的柱传送到一个干燥器的装置；(h)一个用于容纳并干燥所说的柱的干燥装置。从下面的结合附图的详细描述中，本专利技术的其它目的、特征和优点将会非常清楚，在所说的附图中，相同的参考数字表示相同的部件。附图说明图1a是用于本专利技术的转鼓式柱化系统的示意图；图1b是用于本专利技术的柱的致密化系统的一个优选的实施方案的正视图。图2是用于进行柱化和致密化步骤的混合设备的一个优选的实施方案的正视图。图3是用于成形纤维并把纤维加工成致密化的柱的本专利技术的一个优选的设备的图。图4(a)是可以用在本专利技术的转鼓中的一个隔板的纵剖视图；图4(b)是图4(a)中所说的隔板沿A-A线的端部视图；图4(c)是图4(a)中所示的隔板沿B-B线的端部视图；图4(d)是其中装有图4(a)的隔板的本专利技术的转鼓的纵剖面图；图4(e)是所说的转鼓和图4(d)的安装的隔板的剖开的透视图。图5(a)是可以用在本专利技术的转鼓中的另一个隔板的侧边缘视图；图5(b)是其中装有图5(a)的隔板的本专利技术的转鼓的径向剖面图；图5(c)是所说的转鼓和图5(b)的安装的隔板的剖开的透视图。在本专利技术的方法中，通过常规的技术成形一种基本连续的玻璃纤维的纱，例如通过一个加热的套筒拉出熔融的玻璃形成多根基本连续的玻璃纤维并聚集所说的纤维形成纱。在本专利技术中可以使用生产这样的纤维并聚集成纱的任何合适的设备。合适的纤维是直径约为3～90微米的纤维，合适的纱含有约50～2000根纤维。优选的是在本专利技术的过程中形成的纱含有约400～800根纤维，所说的纤维的直径约为3～23微米。在所说的纤维成形后，在把它们聚集成纱之前，把所说的纤维用合适的水基胶料组合物涂敷，如用该技术中熟知的一种水基胶料组合物。优选的是，所说的胶料组合物基本由水、一种或多种偶联剂和任选的一种或多种润滑剂以及pH值调节剂组成。合适的偶联剂包括有机官能团硅烷，如以下列商品名从Witco获得的那些偶联剂A-154 甲基三氯硅烷MeSiCl3A-163 甲基三甲氧基硅烷MeSi(OCH3)3A-189 γ-氢硫基丙基三甲氧基 HS(CH2)3Si(OCH3)3硅烷A-143 γ-氯丙基三甲氧基硅烷 Cl(CH2)3Si(OMe)3A-151 乙烯基三乙氧基硅烷 CH2=CHSi(OC2H5)3A-172 乙烯基三(2-甲氧基 CH2=CHSi(OCH2CH2OCH3)3乙氧基)硅烷A-188 乙烯基三乙酸基硅烷 CH2=CHSi(OOCCH3)3A-1100 γ-(氨丙基)三乙氧基 H2N(CH2)3Si(OC2H5)3硅烷A-1120 n-(三甲氧基甲硅烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从多根单丝的玻璃纱的切断的段生产玻璃纤维柱的设备，包括： ａ、向所说的切断的纱段涂敷含水的水化溶液的装置； ｂ、一个向所说的水化的切断的纱段赋予一种翻动动作以分散所说的水化溶液并使所说的切断的纱段排列并且结合成柱的第一个翻动装置； ｃ、把所说的柱输送到第二个翻动装置的装置； ｄ、一个翻动所说的柱以使其致密化和增大其密度的第二个翻动装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MA斯特拉特，HG希尔，RA施威茨，S森，
申请(专利权)人：欧文斯科尔宁格公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]