專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃纖維用繞絲筒和玻璃絲餅以及將其進(jìn)行組合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及玻璃纖維的生產(chǎn)，更具體地說(shuō)，涉及玻璃纖維的生產(chǎn)中使用的玻璃纖維用繞絲筒。
背景技術(shù)：
在用于各種預(yù)定用途的玻璃纖維的生產(chǎn)中，玻璃原絲由流過(guò)形成于模具或拉絲坩堝中的漏孔的熔融玻璃流制得。所述原絲以連續(xù)單絲的形式拉制，然后將單絲集合為原絲束，原絲束一般被卷繞成卷狀或“絲餅”狀。
在將它們以原絲的形式集合在一起之前，用粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑組合物的涂料涂覆單絲。粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑用作潤(rùn)滑劑并且可在纖維生產(chǎn)過(guò)程中保護(hù)原絲。粘結(jié)劑和浸潤(rùn)劑還可以促進(jìn)原絲中單絲之間的相互粘結(jié)。在原絲承受很強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力的紡織應(yīng)用中，良好的集束性尤為重要。粘結(jié)劑和浸潤(rùn)劑還可以促進(jìn)纖維-基體復(fù)合材料中玻璃原絲和基體材料之間改善的粘結(jié)性。
粘結(jié)劑和浸潤(rùn)劑組合物(以下總稱(chēng)為“涂料組合物”)通常是水性的。水一般占涂料組合物重量的90％，因此必須在該組合物施用之后將水蒸發(fā)。因此，必須使用某種類(lèi)型的干燥設(shè)備對(duì)經(jīng)涂覆的玻璃原絲進(jìn)行加熱。通常，將經(jīng)涂覆的玻璃原絲或玻璃纖維圍繞著繞絲筒而卷繞成卷或絲餅，然后在烘箱等設(shè)備中對(duì)絲餅進(jìn)行加熱以干燥/固化該涂料。
大多數(shù)繞絲筒可由紙板形成，因?yàn)楫?dāng)潮濕的經(jīng)涂覆纖維卷繞在繞絲筒上時(shí)，該繞絲筒會(huì)與涂料組合物接觸，因此用硅酮等物質(zhì)涂覆該紙板以使繞絲筒不能透過(guò)液態(tài)涂料組合物。該涂覆物也使繞絲筒不能透過(guò)蒸汽。在固化/干燥過(guò)程中，由于涂料組合物中的揮發(fā)成分的蒸發(fā)，會(huì)產(chǎn)生蒸汽?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在絲餅中積聚的蒸汽壓力能夠上升到導(dǎo)致繞絲筒向內(nèi)爆裂的程度。此外，固化/干燥過(guò)程會(huì)消耗大量時(shí)間(舉例來(lái)說(shuō)，達(dá)到48小時(shí)或更多時(shí)間)，因此將耗費(fèi)大量能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于上述需求并且通過(guò)提供能夠透過(guò)在固化/干燥過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽的繞絲筒實(shí)現(xiàn)了其他優(yōu)點(diǎn)。因此，可減小或消除繞絲筒向內(nèi)爆裂的可能性。此外，因?yàn)楫a(chǎn)生的蒸汽既可以透過(guò)繞絲筒排出也可以透過(guò)絲餅的外表面排出，所以可加速絲餅的固化/干燥以便減少所需的能量。
本發(fā)明的繞絲筒可以由各種材料形成，所述材料包括(但不限于)帶穿孔的模制塑料、金屬(例如，金屬絲網(wǎng)篩或籠形結(jié)構(gòu))、經(jīng)過(guò)膠料處理而使得紙板不能透過(guò)液體但可透過(guò)蒸汽的卷繞紙板、卷繞的合成紙或由合成纖維形成的非織造材料，或者卷繞的多孔紙板。通過(guò)本發(fā)明具體實(shí)施方案中的繞絲筒的壁的開(kāi)口或者穿孔具有小于約0.1英寸的直徑或最大開(kāi)口跨度。繞絲筒的外表面除了存在開(kāi)口以外的部分為圓柱形。


已經(jīng)概括地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了這樣的說(shuō)明，現(xiàn)在將引用附圖，附圖不一定按比例繪制，其中圖1是常規(guī)玻璃纖維繞絲過(guò)程的圖解視圖；圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案所述的玻璃纖維絲餅的透視圖；圖3是絲餅的沿著圖2中的線3-3的剖視圖；圖4是臨近繞絲筒的體壁的絲餅的放大的局部剖視圖；和圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案所述的繞絲筒的體壁的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下文中參閱附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加充分的說(shuō)明，附圖中顯示了本發(fā)明的一些實(shí)施方案，但是不是所有的實(shí)施方案都顯示在附圖中。實(shí)際上，這些發(fā)明可以以許多不同的形式具體化，不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于在此提出的實(shí)施方案；相反，提供這些實(shí)施方案是為了使本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容可以滿足適用的法律要求。同樣的附圖標(biāo)記均對(duì)應(yīng)同樣的要素。
在圖1中描述了常規(guī)玻璃纖維用繞絲筒。將玻璃批料在混合器10中混合在一起，然后在熔爐12中熔化生成熔融玻璃。將熔融玻璃通過(guò)模具或拉絲坩堝(典型地為鉑制)14進(jìn)料，該模具或拉絲坩堝具有貫穿模具或拉絲坩堝而形成的多個(gè)非常小的漏孔。熔融玻璃在重力作用下流出漏孔而形成多個(gè)熔融玻璃流，然后隨著玻璃流的下降，將其冷卻并固化成為玻璃單絲16。典型地，將許多單絲16集合在一起形成原絲18。在將其以原絲的形式集合之前，在粘結(jié)劑施用工序20中用粘結(jié)劑或浸潤(rùn)劑組合物的涂料對(duì)玻璃絲進(jìn)行涂覆。然后將經(jīng)涂覆的單絲的原絲18推進(jìn)到卷繞機(jī)22中，原絲在此圍繞著繞絲筒(未在圖1中顯示)卷繞形成絲餅24。典型地，再利用例如推車(chē)26或其他方式將多個(gè)絲餅24傳送到對(duì)所施用的涂料組合物進(jìn)行干燥或固化的區(qū)域。在使用某些類(lèi)型的涂料組合物的情況下，需要加熱所述絲餅以便固化所述組合物。因此，將絲餅傳送至干燥/固化烘箱28等設(shè)備內(nèi)。該烘箱通常將絲餅加熱到大約華氏200～400度，其溫度部分地由所施用的特定的涂料組合物決定。干燥/固化之后，將絲餅移出烘箱，然后對(duì)得到的玻璃纖維進(jìn)行進(jìn)一步的加工操作30，所述的加工操作可以包括扭曲(warping)、變形(texturizing)、成紗等。
在圖1～4中顯示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的一種玻璃纖維絲餅24。本發(fā)明的基本原理是使在干燥/固化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽得以從各個(gè)方向排出絲餅，所述方向包括透過(guò)如圖3所描述的其上卷繞有玻璃纖維的繞絲筒。因此，將玻璃纖維卷繞在可以透過(guò)所產(chǎn)生的蒸汽的繞絲筒32上。在制造本發(fā)明的可透蒸汽的繞絲筒時(shí)，可以使用各種構(gòu)造和材料。
在圖4中更詳細(xì)地顯示了繞絲筒32的一個(gè)實(shí)施方案。該繞絲筒包含多個(gè)(在圖示的實(shí)施方案中為2個(gè))纖維材料層34和36，這些層成螺旋形地圍繞著繞絲筒的軸卷繞并且粘結(jié)在一起形成筒狀體壁。纖維材料可以由各種類(lèi)型的纖維形成，并且纖維材料層可以通過(guò)各種方法形成。例如，纖維材料層可以包含通過(guò)造紙類(lèi)方法(用于制造所謂的合成紙的方法)形成片材的合成纖維；或者，該纖維材料層包含通過(guò)各種非織造織物生產(chǎn)方法形成片材的合成纖維。作為另外的選擇，纖維材料層可以包含紙或者紙板(在此統(tǒng)稱(chēng)為“紙”)。紙可以是高度開(kāi)口或多孔的紙，或者可以以機(jī)械方法打上較大的孔。在使用非穿孔紙層34、36的情況下，至少最外面的層36可以包含膠料組合物以便使得該紙實(shí)質(zhì)上不能透過(guò)用于膠料組合物的液體，但卻可以透過(guò)在干燥/固化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽。卷繞紙板繞絲筒典型地包括大約3～5個(gè)層，所述的層包括一或兩層相對(duì)較厚的紙板基本結(jié)構(gòu)層，以及相對(duì)較薄的內(nèi)部層和外部層，并且所述卷繞紙板繞絲筒可以包含可伸展的牛皮紙。如果需要，構(gòu)成繞絲筒的全部層均可以包含膠料組合物。
膠料組合物必須填充紙板中的大孔，以便在實(shí)質(zhì)上防止液體透過(guò)，但蒸汽可以通過(guò)紙板結(jié)構(gòu)中的較小的通道。
在圖5中顯示了本發(fā)明的繞絲筒40的另外一種實(shí)施方案。繞絲筒40由塑料形成并且具有多個(gè)延伸貫穿筒壁的開(kāi)口42。開(kāi)口42以相對(duì)較小為宜，例如直徑(或者在非圓形開(kāi)口的情況下，最大開(kāi)口跨度)小于大約0.1英寸。除了存在開(kāi)口的位置以外，筒的外表面44為圓柱形。開(kāi)口可以通過(guò)各種方式形成，例如，在筒40成型的過(guò)程中，或者在筒成型之后通過(guò)機(jī)械加工形成。雖然顯示了帶開(kāi)口的塑料筒，但是還可以使用除了塑料以外的其他材料，例如金屬或紙板。
本發(fā)明的一些實(shí)施方案所述的繞絲筒可以設(shè)計(jì)為一次性使用的，使用一次之后可以將它們廢棄。這種一次性使用的繞絲筒可有利地由較為廉價(jià)的材料形成，所述材料為例如紙板(與圖5類(lèi)似的經(jīng)穿孔的紙板，或者如圖4中所示的非穿孔的紙板)、非織造片材(未顯示)等。
使用中，本發(fā)明的繞絲筒安裝在卷繞機(jī)上，然后將用一種或多種涂料組合物涂覆之后的玻璃纖維圍繞著繞絲筒卷繞以形成絲餅。將絲餅從卷繞機(jī)上移走，并傳送到另外的進(jìn)行干燥或固化的位置。在一些情況下，不用加熱也足以讓絲餅干燥；在其他一些情況下，對(duì)于使涂料組合物固化和/或者加速涂料的干燥，加熱可能是必要的。在任一種情況下，本發(fā)明的繞絲筒可以使蒸汽得以傳送透過(guò)繞絲筒，從而有利于干燥和/或固化。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的不透氣的繞絲筒，本發(fā)明的繞絲筒還可以增強(qiáng)透過(guò)筒壁的熱傳導(dǎo)。由于繞絲筒提供了改進(jìn)的蒸汽傳送和熱傳導(dǎo)，所以可以預(yù)期，經(jīng)涂覆的玻璃纖維的性質(zhì)在整個(gè)絲餅中將變得更加均一。
在前述說(shuō)明和附圖所提供的教導(dǎo)的啟發(fā)下，本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)想到在此提出的本發(fā)明的許多修正方案和其他實(shí)施方案。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不只限于所公開(kāi)的具體實(shí)施方案，修正方案和其他實(shí)施方案也應(yīng)包含在附加的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。雖然在此使用了專(zhuān)用名詞，但是只在一般的和描述性的意義上使用它們，不是為了限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維用繞絲筒，該繞絲筒用于在生產(chǎn)玻璃纖維的過(guò)程中接受卷繞在其上的經(jīng)涂覆的玻璃纖維，該繞絲筒包括筒狀體壁，該體壁對(duì)在施用于玻璃纖維的涂料的干燥或固化的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽具有可透性。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃纖維用繞絲筒，其中，所述的體壁包含紙板。
3.如權(quán)利要求2所述的玻璃纖維用繞絲筒，其中，所述的紙板已上膠，由此使得所述體壁實(shí)質(zhì)上不能透過(guò)液體。
4.如權(quán)利要求1所述的玻璃纖維用繞絲筒，所述繞絲筒包括多個(gè)紙板層，所述各紙板層成螺旋形地圍繞著所述繞絲筒的軸卷繞并且彼此疊加，并且粘合在一起以形成筒狀體壁，其中，所述的各紙板層中至少最外層包含經(jīng)過(guò)膠料處理的紙板，所述的處理使得該紙板實(shí)質(zhì)上不能透過(guò)施用于所述玻璃纖維的液態(tài)涂料組合物，但是對(duì)在固化和干燥玻璃纖維的絲餅的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽具有可透性。
5.如權(quán)利要求1所述的玻璃纖維用繞絲筒，所述的體壁具有多個(gè)貫穿體壁而形成的開(kāi)口，以便在對(duì)施用于所述玻璃纖維的涂料進(jìn)行干燥或者固化的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽能夠透過(guò)所述開(kāi)口而排出，所述的開(kāi)口具有小于0.1英寸的直徑。
6.如權(quán)利要求5所述的玻璃纖維用繞絲筒，其中，所述的玻璃纖維用繞絲筒是塑料的。
7.如權(quán)利要求5所述的玻璃纖維用繞絲筒，其中，除了存在開(kāi)口的位置以外，所述的體壁具有圓柱形的外表面。
8.如權(quán)利要求2所述的玻璃纖維用繞絲筒，該繞絲筒與卷繞在所述繞絲筒上而形成絲餅的玻璃纖維相組合，該玻璃纖維具有涂覆層，該涂覆層包含以液體形式施用于所述玻璃纖維并且隨后被固化/干燥的材料。
9.如權(quán)利要求2所述的繞絲筒與玻璃纖維的組合，其中，該繞絲筒包括多個(gè)紙板層，所述各紙板層成螺旋形地圍繞著所述繞絲筒的軸卷繞并且彼此疊加，并且粘合在一起以形成筒狀體壁，其中，所述的各紙板層中至少最外層包含經(jīng)過(guò)膠料處理的紙板，所述的處理使得該紙板實(shí)質(zhì)上不能透過(guò)施用于所述玻璃纖維的液態(tài)涂料組合物，但是對(duì)在固化和干燥玻璃纖維的絲餅的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽具有可透性。
10.如權(quán)利要求5所述的繞絲筒，該繞絲筒與卷繞在所述繞絲筒上而形成絲餅的玻璃纖維相組合，該玻璃纖維具有涂覆層，該涂覆層包含以液體形式施用于所述玻璃纖維并且隨后被固化/干燥的材料。
11.如權(quán)利要求10所述的繞絲筒與玻璃纖維的組合，其中，除了存在開(kāi)口的位置以外，所述繞絲筒的體壁具有圓柱形的外表面。
12.一種生產(chǎn)玻璃纖維的方法，該方法包括如下步驟使熔融玻璃通過(guò)拉絲坩堝而產(chǎn)生連續(xù)的玻璃纖維，并冷卻所述玻璃纖維；將液態(tài)涂料組合物施用于所述玻璃纖維；圍繞著繞絲筒卷繞所述經(jīng)涂覆的玻璃纖維以形成玻璃絲餅，所述繞絲筒包括筒狀體壁，該體壁對(duì)在施用于所述玻璃纖維的所述涂料組合物的干燥或固化的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽具有可透性；對(duì)所述玻璃絲餅進(jìn)行加熱，以便通過(guò)使所述涂料組合物中的成分揮發(fā)來(lái)干燥/固化所述涂料組合物，從而產(chǎn)生蒸汽；和使所述蒸汽透過(guò)所述絲餅向外排出，以及透過(guò)所述繞絲筒的筒狀體壁向內(nèi)排出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于經(jīng)涂覆的玻璃纖維的繞絲筒(32)，該繞絲筒可以透過(guò)在固化/干燥該纖維的過(guò)程中所產(chǎn)生的蒸汽。該繞絲筒可以由各種材料形成，其材料包括但不限于帶穿孔的模制塑料、金屬(例如，金屬絲網(wǎng)篩或籠形結(jié)構(gòu))、經(jīng)過(guò)膠料處理而使得紙板不能透過(guò)液體但能透過(guò)蒸汽的卷繞紙板、卷繞合成紙或者由合成纖維形成的非織造材料、或者卷繞的多孔紙板。
文檔編號(hào)B65H75/18GK1882514SQ200480033719
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者伊斯瑪爾·A·赫南德茲 申請(qǐng)人:索諾克發(fā)展有限公司