專利名稱：基于玻璃纖維的線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由多根玻璃纖維基長絲構成的線(mèche)。這種線可以呈稱之為粗紗的筒管紗形式。
這些粗紗有各種各樣的用途。關于這些復合材料，這些粗紗構成塑料的加固紗線。粗紗加工成玻璃纖維的方法是非常多樣化的。在這些方法中，可以列舉A-使用紡織機器的機織方法和其它方法，得到織造或非織造的直絲加固紗線。
粗紗基的重的織物和其它加固紗線(約1000g/m2或1000g/m2以上)往往用于生產復合材料零件，它們在機械上可能是非常受力的。發現它們在靜態使用的零件，例如冷藏車的恒溫槽板中，或在動態使用的零件，例如承受很強振動的風力發動機槳葉中都有應用。
B-拉擠成型方法，該方法在于使連續絲的加固紗線浸漬樹脂，然后采用牽引通過加熱的模具(拉絲模)，這樣可使如此制成的成型結構聚合。這種方法能夠生產出長方形加固紗線產品，例如用于生產格柵的條或元件。
C-熱塑性擠出方法，該方法在于生產含有所謂長纖維的熱塑性材料顆粒，這些連續纖維加到擠出機中，在擠出機出口涂布塑料，以切成顆粒。這種方法能夠得到汽車結構的增強零件。
D-長絲卷繞方法，該方法在于在不斷牽引下將浸漬樹脂的連續纖維加固紗線卷繞在具有適當形狀的旋轉心軸上，聚合后得到一個空心旋轉體，像管。
更具體地，本發明涉及用于由粗紗生產加固紗線的線，實際上這種線的纖度可達到1200特或更高，長絲直徑為12μm或更大。我們提到，絲或線的纖度相應于其線密度(1特＝1g/km)。線的纖度可隨長絲直徑的平方成比例變化，還可隨構成這種線的長絲數成比例變化。
線的纖度是其機械強度的一個因數，而長絲的直徑會影響絲或線的彎曲能力，因此會影響可得到織物的柔軟性。纖度越高，絲強度也就越大，長絲直徑越大，其彎曲也越困難。
或者直接由拉絲模出來的長絲再在拉絲模下并合成單根卷繞線而得到這些粗紗(人們將這些粗紗稱之直接粗紗)，或者間接地由稱之絲餅的原筒管紗來的絲，再并合構成所要求纖度的最終線而得到這些粗紗(人們將這些粗紗稱之集合粗紗)。
構成直接粗紗線的長絲的最大數量是受拉絲模孔數制約的，從該拉絲模孔流出的玻璃絲在機械拉制后形成所述的長絲。長絲的數量嚴格地等于拉絲模的孔數。目前，這個孔數還未超過約4000個，甚至4500個，這樣能夠得到例如1200特/12μm，2400特/17μm或4800特/24μm或9600特/33μm的直接粗紗。
通常，按照整數表達長絲直徑和長絲數。事實上，為語言簡化起見，用百的整數(chiffre rond)陳述拉絲模的孔數和線的長絲數(例如4024根長絲的線應說成4000根長絲)。整數與準確數可以相差幾十。
通常用微米整數表示長絲直徑，即名義值。該直徑一般比構成該線的全部長絲直徑平均值差小0.5μm。
另外，在下文中，這些整數被認為是四舍五入后的整數值(valeurarrondies)。
對于某些應用，例如考慮風力發動機槳葉，這些槳葉隨時都要經受因風產生的幾乎連續振動的疲勞現象，人們希望2400特實際線纖度還要更高些，目的一方面是簡化槳葉的生產方法，另一方面還能夠生產非常大尺寸的槳葉(40米或以上)，然而，這些槳葉目前需要大量的加固紗線層。
通過增加長絲的直徑和/或它們的數量，可以增加粗紗線的纖度。
這種增加直徑的辦法是最易實現的，但由于諸多原因始終不希望采用這種辦法，其原因是其線彎曲比較困難，于是造成織造更困難，導致產品質量差。這種織造常常因長絲斷裂而中斷，特別考慮到動態應用對水平度和均勻性的要求，這種織物往往是有缺陷的。另外，提供與浸漬樹脂接觸的玻璃表面較少，因此玻璃-樹脂的粘合不怎么好，復合材料的機械性能也不怎么高。由于這些原因，某些行業已確定將可允許的長絲直徑限制到17μm的標準。
在拉擠成型的情況下，目前這些線的纖度直到4800特；由于生產率和零件尺寸的原因，也希望增加纖度，但增加長絲直徑會對這樣線的應用造成困難，這些長絲斷裂形成隆起部分，這樣一方面會刺痛和傷害操作者，另一方面會弄臟浸漬加固紗線的樹脂。由于這種原因，在這種情況下轉化器要求長絲直徑不超過24μm，一些甚至還要求這種直徑不超過19μm。
因此，通過增加長絲數增加纖度是更優選的。
將來自多個紗餅的多根線并合可以增加長絲數，這沒有簡化生產，甚至還帶來成本的增加，或者將來自多個拉絲模的多根長絲的線并合，再合并在同一卷筒上，這樣不是沒有引起對效率的關心，因為多個拉絲模的依賴關系而造成斷裂線總數統計性升高。
另外，本發明人已證明，并合多根線的缺陷是銷售筒管紗的質量和用這種筒管紗生產的產品的質量可能受到嚴重阻礙。因此，對于紗餅的多根線的并合，得到的筒管紗在其邊緣有紗線圈，這從出售的物品質量來看是不合適的，并且例如織造時，這些線圈在搖紗時有引起弄亂這種線的危險。采用來自多個拉絲模的長絲并合時，即使得到的筒管紗沒有明顯的缺陷，搖紗時這些長絲線也易于分開，例如織造時，這時一根比另一根(或另一些)拉得更緊。這種不等同的張力有損于織物的水平度，易于翹曲，這種織物其中不能適當地被樹脂浸漬，由此造成復合材料的機械性能比較差。
因此，本發明的目的是提供一種基于玻璃纖維的線，它們的纖度比市場上已有的高或相同，沒有隨之增加長絲的直徑，同時還保證至少同等的質量(特別在其使用時)，也保持其生產簡單。
根據本發明，這種線可用比τ/μ2表征，它高于9，其中τ是線的纖度，以特表示，μ是構成線的長絲直徑，以μm表示。
根據一個特征，這種線來自唯一的拉絲模。有利地，這種線是直接在拉絲模下卷繞的粗紗的形式。
根據另一個特征，這種線包括至少6000根長絲，其纖度高于1200特，每根長絲的直徑高于11μm。
例如，這種線包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約17μm，其纖度為4800特。這類線特別適合于生產單向或多軸向的加同紗線，這些加固紗線特別用于風力發動機槳葉。事實上，這種長絲直徑仍然與市場上已有的發動機槳葉的17μm相同；因此，這種織造不會變得更困難。另外，有利的是這種纖度比現有直徑17μm的2400特的那些更高，可得到更重的加固紗線。
根據另一個實例，這種線包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約24μm，其纖度9600特。對于采用拉擠成型方法生產非常長的、截面減小的成型部件，這樣一種線受到重視。
作為其它的實例，這種線包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約12μm，其纖度2400特，它們可用于采用精細拉擠成型方法生產條(jonc)。
因此，本發明的線可以通過織造、拉擠成型、擠出或長絲卷繞方法用于生產復合材料，例如，一個特別的應用是風力發動機槳葉。
最后，該線可以完全由玻璃長絲構成，或可以是復合材料或可以由例如玻璃和熱塑性材料復合的長絲構成。
因此，通過增加從拉絲模拉出的長絲數可以得到這樣一些線，這樣需要配置比現有技術更多孔數的拉絲模。
直到現在，在市場上還沒有如此大量長絲的筒管紗，例如在本發明中筒管紗的長絲數可以達到8000根，并且來自于單個拉絲模，因為還未設計出這些實際拉制玻璃纖維的設備，容納已確定尺寸并提供至多約4500孔的拉絲模基座。為了再增加孔數，對于同樣的拉絲模基座表面，需要將這些孔彼此安排得更緊密，這樣使得這些流出的長絲彼此更靠近。這時有確實看到這些長絲彼此合并并粘合起來的危險，因此有礙于拉制纖維方法。
然而，人們直到現在對可能生產新拉絲模還沒有任何傾向，這種新拉絲模通過增加鉆有所述孔的拉絲模底座表面積可提供更大量的孔，直到現有孔的兩倍，同時還可以將其集成到現有纖維拉制設備中。另外，根據本發明，生產本發明線的設備包括拉絲模，其底座由一塊板組成，該板有4500個孔，特別地8000個孔，其表面積超過實際提供至多4500個孔的現有板的表面積。
通過閱讀說明書和下面相關附圖可體會到其它的優點和特征-
圖1用示意圖說明本發明線的生產設備；-圖2說明線纖度、線的長絲數隨長絲直徑變化的代表性曲線。
如圖1所看到的，本發明玻璃纖維線1由從唯一拉絲模13出來的4000根以上長絲構成。線1卷繞構成直接筒管紗R。
該玻璃組合物例如是玻璃E的組合物。
拉絲模13安裝在板14的底部，該板14配置大量的孔15，例如噴嘴，熔融玻璃從這些孔流出，拉制成大量的長絲16。孔數超過4500個，優選地超過6000個，例如可以達到8000個，甚至超過8000這個數。
這些長絲并合成唯一層絲17，它再與涂布設備20接觸，往每根長絲涂布含水或無水類膠料。該設備20可以由通過膠料浴不斷地加料的槽和旋轉輥組成，該輥下部始終浸沒在該浴中。這種輥始終覆蓋膠料，這些長絲16在其表面滑過時蘸去其膠料。
然而，這層絲17向并合設備21會聚，這些不同的長絲在并合設備21上合并產生該線1。該并合設備21可以由單個槽輪或由槽板構成。
離開并合設備21的線1進入絲導套22，卷繞在相對于該絲朝向絲導套22垂直方向到達有水平軸的支持件23周圍。直接從這種拉絲模出來時如此卷繞該線就構成直接粗紗R。拉制速度通常是每秒10-60米。
拉絲模基座的板14因此設計有4500個以上的孔，這里8000個孔，形成8000根長絲。于是，其長絲數比該技術領域中現有不超過4500根長絲數有增加，這是有真實在好處的。對于某些應用，為了保持一定纖度不變，優選的是通過降低長絲直徑來增加長絲數，而不是保證更粗直徑的長絲數不變。因此，應該浸漬樹脂的織物表明，樹脂與玻璃長絲接觸的表面積較大時，在其動態使用時有較好的疲勞強度。然而，對于同樣涂膠的4800特線，由8000根直徑17μm的長絲構成比4000根直徑24μm的長絲能提高這種密切接觸。從4000根到8000根時，其密切接觸增加因子是約1.4。
8000根直徑17μm長絲的這樣線具有纖度4800特，這種線可特別用于生產風力發動機槳葉的單方向和多軸向加固紗線。
也提到的是長絲數、線纖度和長絲直徑應符合下式f490=τμ2]]>
式中f是長絲數，τ是纖度，而μ是以μm表示的直徑，490是加入玻璃密度的增加因子。
因此，本發明含有4500根以上長絲的線還可以用比τ/μ2表征，它是高于9的整數值。一旦市場上的產品不容易計算出線的長絲數時，就可以分別采用標準化方法ISO 1889和ISO 1888，在測量τ和μ后很容易計算出比τ/μ2。
圖2說明了表達線纖度、長絲數隨長絲直徑而改變的一組曲線。繪制了參比直線τ/μ2＝9，它構成了滿足本發明線的下限。4500個(精確地4410個)以上孔的拉絲模能夠得到比τ/μ2＞9，而4000個孔或以下的現有拉絲模沒有滿足這個特征。
因此，通過增加長絲數可以達到增加線的纖度，從而不改變長絲直徑。對于17μm，使用4000孔的拉絲模時，纖度只是2400特，而8000孔的拉絲模為4800特(雙倍)。
另外，增加長絲數能夠降低長絲直徑而不增加纖度。對于4800特，該線使用4000根長絲，其長絲直徑24μm，而8000根的長絲直徑為17μm。
還可能生產例如纖度600或900特的線，其長絲直徑分別不超過8或10μm。
另外，本發明提供τ/μ2＞9的線，本發明能夠得到與現有產品相比的新產品，這些新產品具有-對于同樣纖度，長絲直徑降低，這樣能夠使長絲保持其柔軟性，因此避免它們斷裂，于是避免這些斷裂絲以團塊形式積累，這樣不會影響機器運行，還有利于均勻浸漬；或-對于直徑不變，增加纖度，這樣能夠得到更重的加固紗線，于是可以生產需要更大量加固紗線的更大尺寸的零件，這樣無須增加使用的筒管紗數，因此不會使轉化變得復雜，也無需新的設備。這樣提高了生產纖維與轉化器的生產率。
在這兩種情況下，因此都涉及提高質量/價格比。下表匯集了各類應用中現有線的轉化特性和本發明可以達到的特性。
就玻璃纖維線描述了本發明，但還可能生產TWINTEX復合線，這種線是以從拉絲模輸出的玻璃長絲為基構成的，其中復合了熱塑性長絲。
權利要求
1.基于玻璃纖維的線(1)，它的比τ/μ2高于9，其中τ是以特表示的線的纖度，而μ是以μm表示的構成線的長絲直徑。
2.根據權利要求1所述的線，其特征在于它來自唯一的拉絲模(13)。
3.根據權利要求2所述的線，其特征在于它呈直接在拉絲模下卷繞的筒管紗(R)的形式。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的線，其特征在于它包括至少6000根長絲，還在于它的纖度高于1200特，每根長絲的直徑大于11μm。
5.根據上述權利要求中任一權利要求所述的線，其特征在于它包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約12μm，具有纖度2400特。
6.根據上述權利要求中任一權利要求所述的線，其特征在于它包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約17μm，具有纖度4800特。
7.根據上述權利要求中任一權利要求所述的線，其特征在于它包括約8000根長絲，每根長絲的直徑約24μm，具有纖度9600特。
8.根據上述權利要求中任一權利要求所述的線，其特征在于它完全由玻璃長絲構成。
9.根據權利要求1-7中任一權利要求所述的線，其特征在于它是復合材料，并且由玻璃和熱塑性材料復合長絲構成。
10.根據上述權利要求中任一權利要求所述線在生產復合材料中的應用。
11.根據上述權利要求中任一權利要求所述線在織造、拉擠成型、擠出或長絲卷繞方法中的應用。
12.根據上述權利要求中任一權利要求所述線在生產風力發動機中的應用。
全文摘要
本發明涉及玻璃纖維的線(1)，它的比τ/μ
文檔編號D03D15/12GK1650056SQ03809914
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月23日 優先權日2002年5月2日
發明者J·-P·勒諾丹, M·吉內, J·-L·泰里特, J·-C·范德林登, P·朱特特 申請人:法國圣戈班韋特羅特斯有限公司