专利名称：一种复合线的成型方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种复合线的制备方法和设备，所述的复合线由连续玻璃长丝和连续热塑性有机长丝的复合体构成。制备这种复合线的方法记载在专利申请EP-A-0367661中。此文献记载的装置包括一个拉制连续玻璃长丝的纺丝头和一个在压力下提供热塑性有机物质并喷出有机连续长丝的喷丝头。这两种类型的长丝可以采取片纱的形式或同时采取片纱和线的形式。这篇文献中描述的较好结构在于当它们复合时玻璃纱或长丝被包覆在有机长丝中。用这种方法制得的复合线优点是避免了玻璃长丝在复合线接触时固体表面上摩擦力。另一方面，这种形式不需要在混合两种两种长丝时充分均匀。实际上，复合线的截面显示了每种长丝占居了较好的区域，在特种应用中这可以是一种理想的组合类型。
另外，这些复合线还呈现出波浪型花纹组织。最明显的是当线采用筒管的形式时，因为筒管的整个周边都呈波浪形。复合线的这种卷曲状实际上是由于有机长丝的收缩现象而引起玻璃长丝的卷曲。这种现象有各种各样的缺陷。首先，为了以这种方式制备纱圈就需要厚的套筒，这样可以承受由复合线作用而产生的锯效应(banding effect)。而且因为几何图形的变化使退卷变得很难。但是当它用于为增强弯曲物品的机织物结构中时，线的这种描述可能是有益的。喂入的物料既赋予有机长丝对变形的适应性，又赋予了辅助玻璃长丝放置于模具中的卷曲性。另一方面，为制造单向增强物品所生产的复合线，所描述的这种形式是不利的。因为在最终的复合结构中长丝未被排成一行，在一个特定方向上它们的增强能力有所减少。
本发明的目的是提供一种制备复合线的方法，这种复合线在成形时不出现任何卷曲现象，并且在整个过程中保持稳定。
含有玻璃长丝的复合线中，由于热塑性长丝的收缩而引出上述难题，解决的方法是制备一种复合线，这种复合线是由纺丝头拉制出的连续玻璃长丝和喷丝头喷出的连续热塑性有机长丝复合形成，在片纱形成时，被加热到高于它们转化温度的热塑性长丝与玻璃长丝丝束或片纱混合，然后进行拉伸并快速冷却。事实上，进行牵伸时的热量可改变热塑性长丝的结构，并在这种新状态下得到冷却。用这种方法处理过的热塑性长丝与玻璃长丝复合，热塑性长丝不再出现任何收缩。根据本发明优选的实施方案，热塑性长丝以片纱的形式引导直至遇到玻璃长丝，它们在辊子表面等速混合。
也可以对热塑性长丝施以较高的速度。为了完成两种长丝的混合，优选采用把片纱状热塑性长丝抛射到玻璃长丝束或片纱中的方式。
在此情形下，就是说当热塑性长丝以高于玻璃长丝拉伸的速度抛射，结果是卷曲的热塑性长丝在线型玻璃长丝中间交叉。所以能得到一种多少有点膨松的复合线，这种复合线的特别之处是可以用作制造机织织物。
由于本发明，人们可以不采用能承受压力的厚套筒，这里的压力是指收缩引起锯效应，而采用筒子成形后可去除的普通套筒，随后成为纱球或卷装。有意思的是可以按照从里或外退卷或退绕的原则利用这种复合线。
因此，这些套筒可以被重复利用数次，这就表现出了经济性。
与拉伸热塑性长丝包围的玻璃纤维或玻璃长丝片纱法得到的复合线相比，本发明另一个好处是确保了复合线之较高的均匀性。
本发明还提供了能实施上述的设备。
根据本发明，可以生产出连续的玻璃长丝和连续的热塑性有机长丝结合制成复合线，该设备一方面包括一个装置，其至少装有一个提供玻璃长丝的纺丝头，在纺丝头下边设有很多孔，该纺丝头与一涂覆辊(coating roller)相连结;另一方面还包括另一个装置，至少装有一个在压力下提供熔化热塑性材料的喷丝头，在喷丝头的下边设有很多喷丝孔，并且与一转鼓式拉伸设备相连;还有加热或冷却设备，这些设备使热塑性长丝和玻璃长丝混合，最后这些设备为上述两个装置所共有，使复合线合并和卷绕到筒管上。
优选地，转鼓拉伸设备包括至少三组转鼓，以保证提高热塑性长丝的线速度。
第一组转鼓，例如由两个转鼓组成，相对应于一个加热区。第二组，例如有两个转鼓，驱动速度高于前两个转鼓。第三组，例如有两个转鼓，驱动速度和第二组最后一个转鼓的速度相同，相对应于一个冷却区。
加热设备的尺寸，它们的数量和排列使得热塑性长丝保持与加热设备相接触达足够长的时间，以改变热塑性长丝的结构。另外，对于所有的长丝，温度的升高必须均匀一致，以使它们的结构在通过拉伸设备后相同。
根据本发明一个优选的实施方案，特别是电动加热设备至少在拉伸设备的第一个转鼓中设置，这一转鼓与热塑性长丝相遇。在这种方式下，热塑性长丝的加热是通过与至少一个加热转鼓接触进行的。所以快速而又不均匀。
还可以配备另一种红外加热设备，其至少面对拉伸设备的第一个转鼓。
冷却设备也必须很快地运行，为的是固定热塑性长丝的新结构。
选择它们的尺寸，数量和排列，以使热塑性长丝保持与之接触足够长的时间以固定它们的结构。
热塑性长丝的冷却优选采用循环的流体冷却，且至少在拉伸设备的最后一个转鼓中。
使两种类型的长丝混合的设备可由相连的两个辊组成。第一个“导辊”，可用马达驱动，使热塑性长丝定向到第二个辊。在这第二辊上，热塑性长丝与片状玻璃长丝混合。该设备的优点是使长丝互相混合，这些长丝在混合以后以同样的速度前行。所得的长丝的混合物只含线性长丝。
在一个选择性实施方案中，获得这样的复合线是值得的，其中玻璃长丝是直线形的，热塑性长丝呈卷曲构型。这样，可以得到或多或少有些膨松的线，其特别是可以用来制机织织物。对于这个实施方案，有趣的是所采用这种设备具有流体特性的优点，所述流体可以是液体或气体如压缩或脉冲空气。例如，可以是文氏管设备(venturi dtvice)，它可把热塑性长丝喷射到玻璃长丝片纱或丝束中，即使是热塑性长丝的速度高于玻璃长丝的速度。为了在热塑性长丝中得到较高的速度，转鼓拉伸设备必须赋予热塑性长丝一个高于玻璃长丝拉伸速度的速度。
因此，上述的设备能够从玻璃长丝和热塑性长丝制造出复合线，其没有后来的变形，就是说在热塑性长丝不再有任何收缩。
与现有装置相比这种设备能够在一个和同样水平上使用。为此，可以在制造有机材料的喷丝头的转鼓式拉伸设备间配置一个转向部件如一个辊。
本发明进一步的细节和优越性将在设备实例的描述中得到体现，这些设备采用了本发明的内容，详细描述参见附图，其中
图1是本发明整套装置的图示;
图2是第二个实施方案的图示;
图3a，b，c是本发明得到的复合线和现有技术得到的复合线的截面图示。
图1表示的是本发明装置的完整图示。
纺丝头1提供的玻璃，无论是从前炉直接把熔化的玻璃送到炉顶，还是从含有冷玻璃的烟囱送到炉顶，都是靠重力方便地落下，例如以球的形式落下。根据上述一种或另一种进料方法，纺丝头1通常是铂-铑合金的，靠热效应加热，目的是再熔化上述玻璃或将其维持在高温下。接着，熔化的玻璃以多条液流的形式流动，即通过未显示出的设备以丝束2的形式拉伸出，也可以形成筒管3，这将和后面有关。然后，这些长丝2通过涂覆辊4，在玻璃丝上沉积整理剂或浆料助剂。浆料助剂可以包括构成热塑性长丝5的化合物或它们的衍生物，这些热塑性长丝和玻璃丝结合以形成复合线6。
图1还表示出喷丝头7，热塑性长丝5从其中挤出。喷丝头7可提供热塑性物料，例如以颗粒形式装载的聚丙烯，其被熔化，然后在压力下流经设于喷丝头7下的多个喷丝孔，目的是通过拉伸和冷却形成长丝5。长丝通过空调装置8强迫对流冷却，调节装置的形状适合于纺丝头7的形状，并且以直角向长线产生层状空气流。冷空气流的速度、温度和相对湿度维持恒定。然后，长丝5通过辊9，先使它们以片10的形式汇集在一起，再使它们的途径改变。这样，可以把喷丝头7和纺丝头1安排在相同水平上，因此在向来只产生玻璃线的地方制出了复合线，而且无需大量变动，除非是热塑性纺丝处的设备。实际上，已提出的制备复合线的设备通常需要玻璃长丝线或片纱在高于热塑性喷丝头上运行，所以就要求玻璃纺丝头安放在较高水平上。这常导致整个设备结构的改变。
经过辊9以后，热塑性长丝片纱10要经过转鼓拉伸设备11，其例如由六个转鼓组成12、13、14、15、16、17。
这些转鼓12、13、14、15、16、17以不同的速度运转，以便在热塑性长丝经过的方向上产生加速作用。这些转鼓还可以和加热和冷却设备结合，其未在图表示。作为解释，例如这些转鼓可以成对运转，转鼓12、13与加热设备相连。该加热设备例如由一个电力系统组成，其使热塑性长丝的温度均匀且快速上升，因为加热是靠接触进行的。转鼓12、13以相同的速度转动，可以从喷丝头7拉伸出热塑性长丝。
以高于第一对转鼓的速度驱动第二对转鼓14、15。热塑性长丝以热塑性材料的性质而确定的速度通过第一对转鼓的同时被加热，并承受因两对转鼓的速度差而引起的加速作用。加速作用使热塑性长丝伸长，改变它们的结构。
以和前对转鼓相等的速度驱动第二对转鼓16、17，它们包括一个冷却装置如“水套”式冷却器，这可以把长丝固定在新状态下。
热塑性长丝的加热和冷却必须快速、均匀地进行。按照我们前面所述的，选择使用设备就能达到这一要求。另外，本发明是指长丝的加工而不是通常概念所指的线，长丝的加热和冷却要比加工所述的线更加快速和均匀，因为它们的每份物质量的热交换面积更大。
拉伸装置11也可以由更多的转鼓组成，正如前述的三个区域，相应地为加热、牵伸、冷却。另外，每个这样的区域也可只由一个转鼓构成。这三个区域可能重复出现几次，就是说热塑性长丝在受到前述加工后，可以再连续通过同类区域处理一次或多次，每次重新加工的步骤是加热、拉伸、冷却。
为了实现加热和冷却，还可以在拉伸设备的辊子间引入固定的加热或冷却装置，在其上热塑性长丝可滑动。因此可以延长加热或冷却步骤进行热交换的接触时间。
热塑性长丝片纱10经过可被马达驱动的“导辊”18，再经过“压辊”19。然后，热塑性长丝和玻璃长丝混合，两种片纱的汇合在“压辊”19的表面上。混合设备的特征可能决定了热塑性长丝片纱的几何图形，所以要非常均匀地混合。
玻璃长丝和热塑性长丝经过装置20，它把这些长丝合并在一起形成复合线6。接着，通过一个未表示出的装置把复合线6转变成筒管3的形式，该设备可在一定的维持恒定的线速度下拉伸玻璃长丝，为的是保证单位长度希望的物质量。
能拉伸出玻璃长丝的线速度必须和转鼓14、15作用的拉伸热塑性长丝的线速度相等。因此，所有的长丝在混合时有相同的速度，形成复合线时无卷曲现象。
本发明还可以用高填充容量来制造复合线，就是说这种复合线包含线形玻璃长丝和卷曲的热塑性长丝。特别有意思的是，这种复合线可作为特定的机织应用，因为它给机织织物提供了膨松性。
为了制备这样的复合线，最好改变图1所示的装置，特别是要改变使热塑性长丝和玻璃长丝混合的系统。
别的装置如图2所示。该图只表示出混合两种长丝的设备，其它设备保持和图1的相同。一个未表示出的重要区别是由拉伸装置11给予热塑性长丝片的速度不同，特别是转鼓14、15的速度不再和拉伸出玻璃长丝的速度相同。实际上，为了在复合线中得到卷曲的热塑性长丝，在混合时，热塑性长丝的速度必须高于牵伸玻璃长丝的速度。
图2表示的是通过拉伸装置11(未表示)后的热塑性长丝片纱。已经在拉伸装置上处理过的片纱10以希望的速度通过转向辊21，然后通过文氏管系统22。该装置把热塑性长丝片纱10抛射到玻璃长丝片纱23中，并保持热塑性长丝的独立性。另一方面，文氏管装置不给片纱10附加的速度，以使最少量的压缩空气喷射到玻璃长丝上。这样，由于压缩空气的喷射以及热塑性长丝的防护而引起玻璃长丝中的扰动危害受到了限制。
装置中也加入了部件27，这是有一个凹口的板，凹口的大小允许玻璃长丝通过。特别地，在喷射后，部件27可以保持热塑性长丝片纱10的几何图形，避免热塑性长丝分散开。
部件27最好由织物和酚醛塑料类的酚醛树脂的复合材料制得，这使长丝能滑动。
在图2中，在经过上浆辊4之后，热塑性长丝被喷射到玻璃长丝片中。本发明还可以在玻璃长丝束通过上浆辊前把热塑性长丝喷射到玻璃长丝束2中。在后者情况下，所得长丝混合的均匀性较高。
因为热塑性长丝被喷射到玻璃长丝的片纱或丝束中，所以这两种长丝在与图1相同的设备上混合形成复合线。
因此，和现有技术得到的复合线相比，本发明技术的结果是形成复合线筒管;而现有技术中由于玻璃长丝的缘故，复合线没有任何卷曲，本发明的复合线筒管退绕也不成问题。因为筒管没有任何变形，所以还可以去掉可再次使用的套筒，从里边使筒管退绕。另外，玻璃长丝保持直线形，需要时，作为单向加强丝，玻璃长丝在那些复合线制得的织物中起着足够的作用。
图3a、b、c表示的是由不同方法得到的复合线的截面。图3a表示用本发明方法制复合线的截面，这个图说明热塑性长丝25和玻璃长丝26分布均匀。复合线合适的均匀性使得在复合线中有较好的粘合性，图3b和3c表示用其它方法制得复合线的截面，这些方法例如利用环状的热塑性喷丝头或靠线与片的结构(图4b)或片与片的结合(图4c)。在这两种方法中，长丝分布不均匀，线的中心区最多分布的是玻璃长丝26’、26”，同时在线的周围有较多的热塑性长丝25’、25”。可以观察到片与片的合并能产生较好的均匀性。
上述的设备可能有一些变化，首先，浆料溶液含有光引发剂，其在光辐射效应下适合于进行浆料溶液的化学转变。这些浆料还可以增强复合线的粘合。为利用这些浆料，在复合线长度方向、在合并设备之间配备一紫外线辐射源就足够了，这样能制出筒管。另外，还可以利用作为热处理的热引发剂。
另外，也可以把本发明与多重复合线的制备技术结合起来，多重复合线即含有不同热塑性有机物料的复合线。为此，例如可以把从几个喷丝头得到的和预合并的各种长丝喷射到玻璃长丝上。
权利要求
1.一种制备复合线(6)的方法，从纺丝头(1)发散出玻璃长丝(2，23)，从至少一个喷丝头(7)喷出热塑性有机长丝(5，10)，连续的玻璃长丝(2，23)和连续的热塑性有机长丝(5，10)结合形成复合线(6)，特征在于热塑性长丝(5，10)以片(10)的形式和玻璃长丝的束(2)或片(23)混合，在与玻璃长丝群集体(2)或片(23)渗透前，把热塑性长丝(10)加热到高于它们的转化温度，然后进行拉伸并冷却。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于热塑性长丝(5，10)和玻璃长丝(2，23)在辊(19)的外表面上以等速度混合。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于热塑性长丝以片(10)的形式喷射到玻璃长丝的束(2)或片(23)上。
4.一种制备复合线的设备，连续的玻璃长丝(2，23)和连续的热塑性有机长丝(5，10)结合形成复合线，其一方面包括至少一个提供玻璃的喷丝头(1)，该喷丝头下边设有很多喷丝孔，并与一涂覆装置(4)相连;另一方面至少有一个提供熔化热塑性物质的纺丝头(7)，该纺丝头下设有很多喷丝孔，设备(3，20)为喷丝头(1)和纺丝头(7)所共有，使得复合线(6)经过合并和拉伸，特征在于热塑性喷丝头(7)和至少一个转鼓式拉幅机(11)以及加热和冷却设备相连，这些设备使热塑性长丝(5，10)与玻璃长丝(2，23)混合。
5.根据权利要求4的设备，特征在于拉幅机(11)至少有三组转鼓(12，13，14，15，16，17)，以确保热塑性长丝(5，10)的速度的增加。
6.根据权利要求4或5的设备，特征在于加热设备是电动的，并且至少安放在拉幅机(11)的第一个转鼓(12)中。
7.根据权利要求4到6的设备，特征在于加热设备，特别是红外型加热设备，要安放在热塑性长丝的路径上，其至少在第一个转鼓(11)水平上。
8.根据权利要求4-7的设备，特征在于进行冷却是靠循环冷流体，其至少在拉幅机(11)的最后一个转鼓(17)中。
9.根据权利要求4-8的设备，特征在于使热塑性长丝和玻璃长丝混合的设备是由一个导辊(18)和一个压辊(19)组成的。
10.根据权利要求4-8的设备，特征在于使热塑性长丝和玻璃长丝混合的设备是文氏管装置(22)。
全文摘要
本发明涉及的是复合线的制备方法和设备，所述的复合线由连续玻璃长丝和连续热塑性有机长丝结合形成。按照本发明的内容，热塑性长丝在加热到温度超过它们的转化温度后，以片纱(10)的形式和与玻璃长丝丝束(2)或片纱混合，然后拉伸、冷却。
文档编号D02G3/04GK1107909SQ9410426
公开日1995年9月6日 申请日期1994年3月17日 优先权日1993年3月18日
发明者D·卢宾诺斯, G·龙卡托 申请人:法国韦特罗特克斯有限公司