垫子的生产方法和设备及相应的应用的制作方法

专利名称：垫子的生产方法和设备及相应的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及垫子的生产以及用这样的垫子实施的复合材料的生产，其中该垫子由连续的纱线特别是玻璃纱线构成。
以“垫子”命名的制品基本上是一些在复合材料中用作加强件的制品，最通常地包括一些由长丝构成的玻璃本身的纱线。人们通常将该垫子分为两种类型切割纱线垫子和连续纱线垫子。
连续的玻璃纱线垫子是公知的产品并且一般用于通过模制特别是压缩模制或者注射模制实施的复合产品。这些垫子通常通过在一输送机上连续地分布和叠置一些连续的纱线层而获得，通过一喷丝头将玻璃流拉制成连续长丝形，然后将这些长丝结合成纱线并且(进行快速往复运动使得这些纱线扫过该输送装置的全部或者部分宽度)将这些纱线投射在该输送装置上来获得每一层，该输送装置与投射的纱线的方向垂直地移动，一般是通过在这些纱线上沉积粘结剂然后受烘箱处理来确保垫子中的纱线的连接力。在下面评述的这些文献WO98/10131及其它文献中示出了这种类型的生产。
根据这些公开的应用，人们致力于在这些连续玻璃纱线垫子中的略微可变的性能；例如当这些垫子用于通过拉挤成型实施复合制品时或者用于电气应用或者隔离应用时，期望使用一些平的垫子，这些垫子包括一些彼此强力连接的纱线，而这些纱线仅仅提供了纱线间的较小的间隙。相反当这些垫子用于注射实施复合制品时，期望使用一些足够通风的尤其对所给出的纱线的重量来说充分具有或者保持膨胀的垫子。
本发明更具体地说涉及可以生产这样的制品的设备。
和“通风”(或者充气)的垫子一样好地生产“平的”垫子。
在该领域中公知一些不同的技术和设备。
专利文献US4368232披露一种由两层连续的纱线层构成的垫子，其中一层来自一喷丝头，另一层来自一筒子或者“粗纱”。这里复述一下该粗纱是围绕筒子的轴卷绕的一由略微粘合的原纱构成的纤维束卷装。根据该专利的特征，由于供给压缩空气的固定的喷管导致来自粗纱的纱线断裂，其中该固定的喷管使纱线靠重力落在位于下面的输送带上。
人们还知道专利文献US3265482，其中描述了一种在该输送带上投射连续玻璃纱线的机器。更精确地说该机器可以在该输送带的整个宽度上沉积纱线，其中该输送带在机器的下面运转。该纱线直接来自喷丝头，以便因此可以在该输送带上沉积大量的纱线。这样形成了上述的垫子。
已经提出了对这种设备的改进，例如在以本申请人申请的文献WO98/10131中描述了一种各向异性的垫子的生产，即该各向异性的垫子的纱线主要具有一优选的取向。这样提高了某些机械性能。与输送带垂直的纱线的“往复”运动可以沿优选的取向分配该纱线。
专利文献US4158557描述了一种从来自至少一个喷丝头或者粗纱的纱线开始生产垫子的机器。该纱线在输送带上的投射装置与该输送带垂直地“扫过”；这样的装置的特殊性是在该输送带上投射纱线的速度可变。
专利文献US4345927和US5051122披露同样类型的改进了投射元件本身的机器。
更精确地说，在专利文献US4345927中披露的解决办法在于根据所谓的弹跳板的功能将纱线投射到该弹跳板上面。该纱线最好来自一喷丝头并且受一辊子的组件控制，然后由喷管类型的装置加速。在这里还是该喷管和板被驱动横向移动以便确保纱线分布在该输送带上。该移动没有确保在该输送带上纱线的均匀分布，该输送带的边缘接收的纱线比该输送带的中央部分少。
在文献US4948408中，这些纱线直接从一喷丝头出来，然后围绕一分布辊通过，其中该分布辊驱动该纱线进行垂直于输送带的击打运动。一所谓的偏转板设置在该纱线的分布辊的下游，在该输送带的上面。来自该辊的纱线击打该板，该板的表面最好是有条纹的以便增大落在该输送带上的(形成了纱线的)原纱束的宽度。
本发明正如已经强调的，通常涉及由来自粗纱(或者筒子)的连续的纱线构成的垫子的领域。
在纤维束来自粗纱而不是喷丝头的情况中，这些纤维束在其卷绕之前就已经被干燥并且构成这些纤维束的原纱在粗纱处彼此平行的粘合。在退绕这些粗纱时，这些原纱因此大致粘合以至于在此处存在一个问题。事实上人们试图在该输送带上投射这些纱线使得尽可能的均匀。
本发明还提出可以处理这些来自粗纱(筒子)的纱线的特征，可以获得垫子，例如一些从昂贵的纱线和/或者专门的纱线实施的垫子的较小的生产。例如可以将该设备连接到一个或者多个粗纱上，因此可以生产出将具有后面将说明的有利的特征的限定数量的垫子，然后可以进入到另一个生产中，该另一个生产是从另一个粗纱即另一个原纱开始进行的。
正如已经简明地说明的那样，这样的生产遇到的主要困难是构成围绕该粗纱卷绕的纱线(或者纤维束)的原纱的分开。
使用弹跳的喷管的概念部分解决了该问题。
然而，一般内部退绕粗纱，这是优选的最简单的方法。然而，该方法从离开该粗纱起在该纤维束中产生了扭转。这对该垫子制品的质量有害，即使设置一个用于较好地断裂该纤维束的喷管也是有害的。
本发明的目的是另一个以外部退绕粗纱为基础的概念。因此避免了任何纤维束的扭转，以至于这些原纱从粗纱出来起被最少的连接。另外，随后的合适的处理达到对在该输送带上投射的原纱的完全的分开。
另外，来自粗纱的纤维束的处理一般导致一旦退绕一粗纱该工艺就停止。然后需要人的介入以便替换空的粗纱；这样占用了时间因此降低了生产率。
因此人们致力于自动进行粗纱的更换并且本发明提出了一种对在上文描述过的该问题的解决方法，即使这些原纱进行优选的分开。
因此，本发明目的是一种由来自筒子的连续的纱线构成的垫子的生产设备，其中这些连续的纱线投射在一输送带上，该设备包括-至少一个支撑在一轴上的筒子；-一从一个筒子出来的纤维束的引导装置；-至少一个牵引该纤维束的装置-在所述的输送带上投射构成纤维束的纱线的投射装置。
根据本发明所述的这些引导装置，牵引装置和纤维束的投射装置是固定的，位于彼此的延长部分中并且在同一水平位置，投射装置包括一摇臂，该摇臂用于垂直于该输送带投射该纱线，而该纤维束的引导装置设置成使得该纤维束从筒子的外部退绕。
另外根据本发明的设备可以包括一控制装置和特别是根据该筒子的外部直径进行所述的筒子的轴的速度改变装置。
另外，该设备包括一种使来自该筒子的纤维束和在从动于该筒子的牵引装置中的纤维束的速度同步装置。
另外，该设备可以包括检测纤维束存在的检测装置，该装置设置在每个筒子的或者该筒子的下游。
更精确地说，该纱线的牵引装置包括3个滑轮(杯形件)和驱动所述的杯形件的马达，其中该滑轮(杯形件)的轴是彼此平行水平的。
在不超出本发明的范围下，该设备还包括一在纤维束具有大于给定的极限的直径时阻挡该纤维束的装置。
与该阻挡装置相连的、设置在该阻挡装置下游的一切割工具用来在该纤维束被阻挡装置阻挡时切割该纤维束。
另外，该设备包括一检测该纤维束运动的检测装置，该装置设置在阻挡装置的下游并且与该纱线的投射装置相连。
根据本发明的一个实施例，在输送带上投射纱线的装置的摇臂承载一装备了供给压缩空气和水的装置的喷管。
该压缩空气有利于更加均匀更加可靠的纤维束的断裂。水增加了断裂纤维束的倾斜角。
更精确地说，所述的喷管可以包括一个文丘里管，该文丘里管设置在供给压缩空气和供给水的装置之间。
根据本发明的一个有利的特征，该摇臂还承载一设置在所述的喷管的下游的弹跳板。
根据本发明的一个实施例，该设备包括两个筒子，每个筒子与该纤维束的牵引装置相连；所述的筒子被连续致动。
更精确地说，每个纤维束牵引装置连接一检测纤维束出现的检测装置，一阻挡装置和一切割工具。
这样获得一种没有不利于生产率的停车的连续的生产。
本发明还用于生产由来自至少一个筒子并且投射在一输送带上的连续纱线形成的垫子的生产工艺，该工艺包括下面的连续步骤-退绕由纤维束构成的筒子；-从该筒子向外引导纤维束；
-牵引该纤维束；-将纤维束断裂成原纱；-垂直于该输送带投射纱线。
按照本发明，大致在同一平面中并且在同一水高度上实施这5个步骤，从外部实施筒子的退绕，通过一摆动轴固定的臂进行纱线的投射。
最好使纤维束的牵引速度与其退绕速度同步。
因此获得标准的纱线的投射，从而导致高质量的垫子。
该方法的其它特征在于检测每个筒子(或者粗纱)的退绕的结束。
最好还检测退绕的纤维束直径的异常并且一旦检测到一个异常就切断该纤维束。
这样检测到的异常可以是纤维束中的球、节。
根据本发明的方法还包括交替地使两组元件工作以便连续地退绕大量的交替来自这两个组的筒子。
最后本发明涉及该设备和/或者该方法的使用，例如权利要求20-22所限定的。
在参照附图阅读随后的示例性而非限定性的说明书后将更好地理解本发明的其它特征，细节和优点。附图包括-

图1是本发明的实施例的整体简示图；-图2是根据本发明的设备的一部分的下部视图；和-图3是根据本发明的实施例的喷管的简化的侧面视图。
图1示出了根据本发明的一种设备的构成原则。
一个在下文中也称为粗纱的筒子1与由一马达3驱动的竖轴2相连。
在不超出本发明的范围下，筒子的轴2的取向可以是任意的。
该筒子1由一种例如由玻璃纤维的纤维束4构成的卷装(在图1中用方格表示)形成。
包括(原纱的)纱线的材料是诸如E玻璃或者称为AR玻璃的耐碱的玻璃的可纤维化的玻璃，这样的玻璃包括至少50％摩尔的ZrO2。特别地AR玻璃的使用导致了一种具有连续的是的垫子，有效地增强了这些粘合母体。
纤维束4被退绕展开即从卷装的外部退绕，正如图1中所简示的。
所有的本身已知的装置设计用来引导纤维束4从筒子1到牵引纤维束4的装置7中。例如两个滑轮5，6可以用于引导。
该牵引装置7可以包括3个滑轮71，72，73或者杯状件，围绕它们部分并且连续地卷绕纤维束4。
这些杯状件71，72，73都具有水平的或者大致水平的轴。这些杯状件的轴必须彼此平行。它们最好是水平的。
本领域的技术人员称作输出辊的装置7还包括一驱动杯状件71，72，73的马达74。驱动皮带(未示出)可以用来传递运动。马达74以恒定的速度驱动杯状件71，72，73，并且与驱动筒子1的马达3(通过任何公知的装置)同步，其中马达3输出给该筒子1一变化的筒子的旋转速度。
示例地，在装置7处的纤维束4的线性速度(恒定的)为8m/s的数量级，根据该筒子1的外部直径，从筒子1出来的纤维束的角速度从500tr/mn变化到1500tr/mn。
装置7因此确保了恒定的生产率。
在相对装置中的纤维束4的前进方向的装置7的下游，设置一原纱的投射装置8，该原纱构成了每个纤维束4并且投射到在下面运转的输送带10上。
另外可以设置一检测纤维束4的出现的检测装置9，该装置9设置在筒子1和牵引装置7之间。这个元件9可以检测到筒子1的退绕的结束。这种情况启动不同的命令以便开始退绕另一个筒子，正如后面将描述的那样。
另外，一关于纤维束直径的异常的检测装置11设置在牵引装置7和投射装置8之间。装置11可以是一给定直径的扣眼，至多相等直径的纤维束穿过该扣眼。因此围绕该纤维束的可能的聚集或者其它的累积(节、球...)将不能通过该装置11并将保持堵塞。这些异常可能由于不良的纤维束退绕、不良的卷装或者纤维束本身生产的缺陷而导致的。
还可以设置与检测装置11相连的切割工具(未示出)。
投射装置8具有下面的特征；图3中更详细地示出。
投射装置8包括一称为转向辊的输入辊12，该输入辊12将该纤维束4的取向从水平方向改变为竖直方向。
在该辊12的铅垂处设有一摆动元件13，该摆动元件13由围绕水平轴O的撞击运动驱动，正如图1的箭头F所示。
诸如图3中详细示出的摆动元件包括一臂(未示出)，在该臂上固定一喷管16，在该喷管16上可以连接一撞击板20。该臂13由任何合适的装置固定在一马达15的轴上(在图2中可见)，该马达15摆动驱动臂13。
诸如法兰盘的保持元件14固定在一旋转驱动该保持元件14的马达15(见图2)的轮毂(见图2)上。在该法兰盘14上固定一使纤维束4断裂的喷管16。为此设计一个或者多个连接元件。
最好，喷管16包括一管状主体，该管状主体装备一用于使纤维束4断裂成它的原纱的文丘里管17。
纵向穿过该喷管16的纤维束4断裂成使得可能在该板20上弹跳之后在喷管出口存在已经投射在位于下面的输送带10上的纤维束4的原纱。
一些空气的供应装置18和水的供应装置19通入该喷管中空气的供给装置18位于喷管16中的朝向纤维束4的入口处，而水供给装置19朝向喷管16外面的纤维束的出口设置。
与刚好设置在下游的文丘里管相连的空气供给装置18可以使纤维束断裂。
水供给装置19可以使纤维束变重，更恰当地说使得图1中箭头A所示的投射在输送带10上的原纱变重。
在不离开本发明的范围下，可以使含有一种活性物质的溶液或者稀释的水状的扩散物通过供给装置19。该溶液然后可以赋予该垫子一些特别的性能例如表面上细的薄膜的形成，或者较好的与加强材料的兼容性能。
示例地，在喷管16的上游，空气流量为12m3/h数量级。水的流量为每小时30升的数量级。
另外，为了确保喷管16中的纤维束4的恒定的进入速度，将调节不同的连接元件以便喷管16中的纤维束4的入口位于摆动轴O上。
最后，如果处理一种特别均匀的纤维束，那么将可以给摆动元件13装备一弹跳板20，该弹跳板20与喷管16相连并且位于喷管出口附近。未完全断裂的纤维束因此拍打该板20并且完全断裂以便原纱良好分散地且非常均匀地投射在从下面运转的输送带10上。
最好，一连接装置14允许调节弹跳板29和管16之间的角度以便控制从喷管出口起的原纱束。
本发明的另一个使人感兴趣的特征在于筒子退绕的连续性。
如图2所示，根据本发明的设备可以包括两个并联的组。
更精确地说，每个组在这里包括一筒子1，滑轮5，6，牵引装置7，检测装置11，偏转轮12，和喷管16。
当筒子1处于退绕阶段时，所有的与该筒子相连且对齐的元件处于运转中并且它们将纤维束4引到相连的喷管16中。
当检测装置9检测到在其位置处没有纤维束4时，启动停止不同的上述的将纤维束引到喷管16中的不的元件；同时该检测启动了另一个与第一组平行的组的元件(未示出)运转，该另一组的元件退绕一第二个筒子1，并且将另一个纤维束4引导另一个喷管16中。
该变换代表了在生产中显著的收益，因为该变换可以类似恒定地将纱线供给在该输送带10上。
在退绕一个筒子期间，操作者可以介入附近的一个不工作的筒子，将其更换，以便在掩蔽的时间内准备该第二组元件的供给。
具体地说，可以使这两组元件先后退绕粗纱而在每次退绕之间不用人的介入。事实上，2400tex重约24kg的粗纱含有10000米以8m/s的速度退绕的纤维束。该退绕占用约20分钟。工业上，不期望因为换粗纱而进行人的介入使总共20分钟的生产在每次退绕之间停止几分钟的时间。
因此已经证明了需要设置不同的并列装置以便形成两组并行的交替工作的装置。
在喷管16处，两个喷管连接并且同时围绕共同的轴O摆动，一个工作另一个不工作。
共同的一个马达74使得退绕装置彼此交替工作，而一转换开关(未示出)在转换时使供给一个喷管16的空气和液体进入到另一个喷管中。
权利要求
1.由来自筒子(1)并且投射在一输送带(10)上的连续纱线构成的垫子的生产设备，包括-至少一个支撑在一轴(2)上的筒子(1)；-对从一个筒子(1)中出来的纤维束(4)进行引导的装置；-至少一个该纤维束(4)的牵引装置(7)；-将构成纤维束(4)的纱线投射到所述的输送带(10)上的投射装置(8)；其特征在于，所述的引导装置(5，6)、牵引装置(7)和纤维束投射装置(8)是固定的，位于彼此的延长部分中且在同一高度上，投射装置(8)包括一摆动臂，该摆动臂用于垂直于输送带(10)投射纱线，纤维束(4)的引导装置(5，6)设置成使纤维束(4)从筒子(1)的外部退绕。
2.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，该设备还包括一所述的筒子(1)的轴(2)的速度根据该筒子(1)的外部直径而改变和控制的装置(3)。
3.根据上述任一项权利要求所述的生产设备，其特征在于，所述的引导装置(5，6)、牵引装置(7)和纤维束的投射装置(8)位于彼此的延长部分中并且处于同一高度上
3.根据上述任一项权利要求所述的生产设备，其特征在于，该设备还包括使从筒子(1)出来的纤维束(4)和在随筒子(1)动的牵引装置(7)中的纤维束(4)的速度进行同步的装置。
4.根据上述任一项权利要求所述的生产设备，其特征在于，该设备还包括设置在该筒子(1)或者每个筒子(1)的下游的检测射线(4)出现的检测装置(9)。
5.根据上述任一项权利要求所述的生产设备，其特征在于，纤维束的牵引装置(7)包括3个滑轮(71，72，73)(或者杯状件)和驱动所述的杯状件的驱动马达(74)，其中该滑轮的轴是水平的，彼此平行。
6.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括一在纤维束(4)具有大于给定的极限的直径时阻挡该纤维束(4)的装置(11)。
7.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括一切割工具，该切割工具与阻挡装置(11)相连并且设置在该阻挡装置(11)的下游，以便在纤维束被所述的装置(11)阻挡时切割该纤维束。
8.根据前述两项权利要求任一项所述的设备，其特征在于，该设备还包括设置在阻挡装置(11)下游与纤维束投射装置(8)相连的检测纤维束运动的装置。
9.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，在该输送带(10)上投射纱线的装置(8)的摆动臂(13)承载一喷管(16)，该喷管(16)装备有供给压缩空气(18)和水(19)的装置。
10.根据上述权利要求所述的设备，其特征在于，所述的喷管(16)包括一文丘里管(17)，该文丘里管(17)设置在供给压缩空气(18)和水(19)的装置之间。
11.根据前述两项权利要求任一项所述的设备，其特征在于，该摆动臂还承载一设置在所述的喷管(16)下游的弹跳板(20)。
12.根据上述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，该设备包括两个筒子(1)，每个筒子(1)连接一纤维束牵引装置(7)；所述的筒子被连续致动。
13.根据前述的权利要求所述的设备，其特征在于，每个纱线的牵引装置(7)与检测纤维束出现的装置(9)、纤维束阻挡装置(11)和纤维束切割工具相连。
14.生产由来自至少一个筒子、投射在一输送带(10)上的连续纱线构成的垫子的生产方法，包括下面的连续步骤-将由纤维束(4)构成的筒子(1)进行退绕；-在该筒子(1)的外面引导纤维束(4)；-牵引纤维束(4)；-使纤维束(4)断裂成原纱；-垂直于该输送带(10)投射纱线；其特征在于，这5个步骤大致在同一平面同一高度上实施，从外面退绕该筒子，通过摆动轴固定的臂进行纱线的喷射。
15.根据权利要求14所述的生产方法，其特征在于，使实现的牵引速度和退绕速度同步。
16.根据权利要求14或者15所述的生产方法，其特征在于，检测每个筒子退绕的结束。
17.根据权利要求14-16任一项所述的生产方法，其特征在于，还检测退绕的纤维束的直径的异常。
18.根据权利要求17所述的生产方法，其特征在于，一旦检测到异常就切割该纤维束。
19.根据权利要求16所述的生产方法，其特征在于，交替地使两组元件工作以便连续退绕多个筒子。
20.对根据权利要求1-13任一项所述的设备和根据权利要求14-19任一项所述的方法的应用，用于生产由同样性能的连续纱线构成的垫子。
21.根据权利要求20所述的应用，用于生产连续玻璃纱线构成的垫子。
22.对根据权利要求1-13任一项所述的设备和根据权利要求14-19任一项所述的方法的应用，用于生产由混合的不同性能的连续纱线构成的垫子。
23.耐碱的连续玻璃纱线的垫子。
24.包括有上述的权利要求的垫子和一粘合母体的复合制品。
全文摘要
本发明涉及一种垫子的生产设备，垫子是由来自一些筒子(1)的连续纱线投射在一输送带(10)上形成的，该生产设备包括至少一个在一个轴(2)上支撑的筒子(1)；一引导从一筒子(1)上出来的纤维束(4)的引导装置(5，6)；至少一个牵引该纤维束(4)的装置(7)；一在所述的输送带(10)上投射构成该纤维束(4)的纱线的投射装置。根据本发明，所述的纤维束的引导装置(5，6)、牵引装置(7)和投射装置(8)是固定的，位于彼此的延长线上并且处在同一水平位置，投射装置(8)包括一用于垂直该输送带(10)投射该纱线的摇臂，该纤维束(4)的引导装置(5，6)设置成使得该纤维束(4)从该筒子(1)的外部退绕。
文档编号D04H3/004GK1537187SQ02808057
公开日2004年10月13日 申请日期2002年3月20日 优先权日2001年4月11日
发明者M·德罗克斯, F·勒德雷, M·阿斯特罗, F·毛里, M 德罗克斯, 吕, 固芈 申请人:法国圣戈班韦特罗特斯有限公司