СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖГУТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЗ СТЕКЛЯННЫХ ВОЛОКОН Российский патент 2004 года по МПК C03B37/02 C03B37/12 

Изобретение относится к способу изготовления жгутового соединения из стеклянных волокон, при котором с помощью вращающейся вытяжной поверхности вытягивают расположенные друг рядом с другом стеклянные нити, которые снимают с вытяжной поверхности спустя заранее определенное время нахождения и поворачивают, причем после съема стеклянные нити соединяют поперек направления вращения вытяжной поверхности и вытягивают в направлении, параллельном радиальному направлению вытяжной поверхности. Изобретение относится также к устройству для изготовления жгутового соединения из стеклянных волокон, содержащему вращающуюся вытяжную поверхность, на которой расположено снимающее устройство, к которому примыкает ориентированное вперед направляющее устройство.

Способ и устройство такого типа известны из US 2621444, где стеклянные нити вытягивают с помощью вытяжного барабана и снимают скребковым лезвием, причем между скребковым лезвием и вытяжным барабаном может вдуваться воздух для улучшения процесса съема. Перед скребковым лезвием расположен прижим, содержащий регулируемую стенку, определяющую образованный между ней и вытяжным барабаном зазор, через который должны проходить стеклянные волокна перед тем, как они будут сняты скребковым лезвием. За скребковым лезвием расположено поворотное устройство, за которым находится воронка, в которой стеклянные волокна соединяются поперек направления вращения вытяжного барабана. При повороте стеклянные нити направляются вдоль стенки поворотного устройства.

Другие способ и устройство известны из DE 3634904 А1, где стеклянные волокна после съема вводятся в прядильную воронку, ось которой расположена в основном параллельно оси вращения барабана, образующего вытяжную поверхность. На торцевом конце прядильной воронки соединение волокон может затем вытягиваться и сматываться. Время нахождения определяется углом охвата барабана и скоростью вращения.

Хотя на вытяжном барабане находятся практически бесконечные стеклянные нити, можно наблюдать, что изготовленное таким образом соединение волокон является соединением штапельных волокон. Штапельные волокна имеют ограниченную длину в несколько сантиметров. Правда, они хорошо сцепляются друг с другом благодаря закручиванию в прядильной воронке, однако прочность, т.е. усилие растяжения или максимальное усилие растяжения соединения волокон такого вида, ограничена. Это затрудняет использование соединения волокон такого типа для нитей основы. Чтобы сделать такую пряжу из штапельных волокон пригодной для нитей основы, часто требуются относительно дорогостоящие отделочные операции.

В основе изобретения лежит задача сделать возможным изготовление пряжи, в особенности пригодной для нитей основы, с большей прочностью, чем пряжа из штапельных волокон.

Для способа упомянутого выше типа эта задача решена посредством образования воздушной подушки, с помощью которой стеклянные нити при отклонении амортизируются.

Таким образом изготавливается так называемая "прямая пряжа". Множество стеклянных волокон, лежащих параллельно на барабане, снимают с него, как и прежде. Однако исключается последующая операция закручивания, на которой происходит большинство повреждений волокон. Напротив, стеклянные нити соединяются вдоль направления, параллельного оси вытяжного барабана. Затем пучок нитей вытягивается от вытяжного барабана уже не параллельно его оси, а в направлении, перпендикулярном к ней. Иными словами, если стеклянные нити из традиционно применяемого бушинга поступают вниз на вытяжной барабан и снимаются впереди, то полученное соединение волокон вытягивается далее вперед. Таким образом достигается образование пучка волокон со структурой, подобной элементарному волокну. Если фактически имеются не только бесконечные стеклянные нити, то и в этом случае достигается существенно более высокая прочность соединения волокон, чем при применении штапельных волокон согласно DE 3634904 А1. Кроме того, получают очень плотный материал. Качество этой прямой пряжи достигает качества ровницы. Правда, при изготовлении ровницы, как правило, наносится водосодержащая шлихта, водная составляющая которой в итоге, когда шпули готовы, должна высохнуть. Таким образом, в шпуле смотанной ровницы всегда содержится некоторое количество воды. В изобретении этот недостаток исключен. Способ может проводиться "сухим". Стеклянные нити при повороте не должны прилегать к стенке. Напротив, они парят на управляемой воздушной подушке.

Поворот предпочтительно осуществляют с радиусом и под углом, при которых по меньшей мере определенная часть стеклянных волокон не ломается. Эта часть может быть определена статистически. Тем самым прочность пряжи дополнительно повышается. Если обеспечить, чтобы по меньшей мере 50% или по меньшей мере 70% стеклянных нитей выдержали поворот без повреждений, то получается пряжа с относительно длинными отдельными волокнами.

Соединенные стеклянные нити предпочтительно подвергают процессу замыкания. Это замыкание может состоять, например, в закручивании, для чего применяют поток воздуха. Это дополнительно повышает прочность пряжи. Процесс замыкания связывает волокна в "прямую пряжу", так что шпулей вытягиваются уже не параллельно расположенные отдельные волокна, а связанное соединение.

После соединения стеклянных нитей предпочтительно осуществляют нанесение препарационного состава. Препарационный состав можно наносить также перед или во время процесса замыкания. Благодаря препарации могут быть улучшены антифрикционные свойства пряжи или ее способность к перемотке.

Соединение осуществляют предпочтительно с помощью управляемого воздушного потока. Благодаря этому отдельные стеклянные нити практически "бесконтактно" проходят через части устройства, что дополнительно снижает опасность повреждения. Для направления воздушного потока, разумеется, необходимы какие-либо направляющие стенки или каналы. В воздушном потоке могут плавать отдельные стеклянные волокна.

Стеклянные нити предпочтительно перемещаются в каждом случае только в одной плоскости за исключением перемещения при соединении. Благодаря этому направление изменяется незначительно и соответственно опасность повреждения, например излома нити, также мала. Кроме того, упрощается направление нити. Чем меньше нужно изменять направление, тем выше может быть скорость вытягивания.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве описанного выше типа направляющее устройство, по меньшей мере частично, имеет воронкообразную конструкцию, а поворотный участок имеет отклоняющую полость.

Благодаря этой конструкции можно соединять в пучок нити, расположенные на вытяжном барабане рядом друг с другом и параллельно друг другу, не закручивая их. Соединяемые стеклянные нити могут при этом непосредственно вытягиваться вперед. Поскольку необходим поворот нитей, он может осуществляться в одной плоскости, не считая движения при соединении. Стеклянные нити при повороте не должны прилегать к стенке. Они, наоборот, парят на управляемой воздушной подушке. Если на поворотном участке имеется полость для отклонения, то в ней может быть образована соответственно большая воздушная подушка, так что нити при повороте будут еще лучше амортизироваться. При этом колебания скорости подвода могут быть меньше.

Направляющее устройство предпочтительно имеет поворотный участок, расположенный за снимающим устройством и имеющий угол поворота менее 120°. Угол поворота определяет изменение направления. Вследствие небольшого изменения направления опасность излома стеклянных нитей при повороте относительно мала. Поэтому может быть изготовлена очень стабильная стекловолоконная пряжа с высокой прочностью.

Целесообразно, чтобы радиус поворота был больше радиуса изгиба, при котором ломается заранее определенная часть стеклянных нитей. Чем меньше радиус, с которым поворачиваются стеклянные нити, тем больше опасность их излома. При "осторожном" повороте, который осуществляется благодаря большему радиусу поворота, опасность излома нитей меньше.

Целесообразно, чтобы за направляющим устройством по направлению движения было расположено отделочное устройство. Отделочное устройство может быть выполнено, например, в виде замыкающего, закручивающего или текстурирующего устройства. Может быть использовано просто воздушное сопло. Обработанная таким образом пряжа может быть более или менее пригодной для применения непосредственно в качестве нитей основы.

Стеклянные нити предпочтительно образованы из С-стекла. С помощью описанной конструкции можно получать пряжу, сравнимую с пряжей, образованной из Е-стекла, но из намного более дешевого сырья.

Изобретение описывается далее более подробно на примере предпочтительного варианта выполнения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1 изображает в перспективе устройство для изготовления пряжи из стеклянных нитей;

фиг.2 - схематичный вид сбоку.

Устройство 1 для изготовления так называемой прямой пряжи 2 содержит бушинг 3, т.е. небольшие плавильные ванны для стекла, например, в форме окатышей, которые имеют на своей нижней стороне большое число фильер известного вида, из которых вытекают стеклянные нити 4. Стеклянные нити 4 подаются известным образом на заднюю сторону прядильного барабана 5, который может также называться вытяжным барабаном. Когда прядильный барабан 5 вращается по направлению стрелки 7, его наружная поверхность 6 образует вращающуюся вытяжную поверхность. Стеклянные нити 4 прилипают к наружной поверхности 6 и благодаря этому могут вытягиваться. После поворота на заранее определенный угол стеклянные нити отделяются снимающим устройством 8, например скребковым лезвием, т.е. снимаются с наружной поверхности 6 прядильного барабана 5.

Скребковое лезвие по существу не действует механически непосредственно на стеклянные нити, которые, как видно из фиг.1, лежат на наружной поверхности 6 прядильного барабана 5 друг рядом с другом и параллельно друг другу, а отделяет прилегающий к барабану воздушный слой и тем самым также лежащие на барабане стеклянные нити 4.

Затем снятые стеклянные нити поступают в направляющее устройство 9. В направляющем устройстве 9 они попадают вначале на поворотный участок 10, где направление их движения изменяется на угол несколько более 90°. Если представить, что стеклянные нити 4 при их прохождении вокруг прядильного барабана 5 лежат по существу в одной плоскости (плоскость сечения, перпендикулярного оси вращения), то их поворот на поворотном участке 10 также осуществляется в основном в этой плоскости. Таким образом, стеклянные нити вытягиваются не параллельно оси вращения, как это происходит согласно DE 3634904 А1.

Правда, небольшое боковое движение стеклянных нитей 4 неизбежно, так как оно необходимо для их соединения параллельно оси 11 вращения прядильного барабана 5. Для этого направляющее устройство 9 имеет воронкообразный участок 12, боковые стенки 13, 14 которого сходятся вперед.

Воздух, отделенный от наружной поверхности прядильного барабана 5 скребковым лезвием снимающего устройства 8, поступает в направляющее устройство 9, где он поворачивается на поворотном участке 10 вперед и сжимается на воронкообразном участке 12 в направлении от осевых концов прядильного барабана 5. При этом возникает ускорение воздушного потока. Таким образом, этот воздухопровод обеспечивает два эффекта. Во-первых, он служит для того, чтобы соединить множество лежащих параллельно рядом друг с другом стеклянных нитей 4 и при этом нагрузить их определенным напряжением растяжения. Это особенно выгодно при "пуске" устройства 1. Полученный пучок 18 соединенных нитей можно подавать на намоточное устройство 15 для намотки с требуемым натяжением.

На поворотном участке 10 может быть еще предусмотрена воздушная подушка в отклоняющей полости 16, где образуется противодавление, в результате чего стеклянные нити при работе устройства не прижимаются к верхней стенке направляющего устройства 9, а могут вытягиваться на нижнем конце направляющего устройства, часто даже на небольшом расстоянии снаружи от него.

За направляющим устройством предусмотрено отделочное устройство 17. Им может быть замыкающее, закручивающее или текстурирующее устройство или просто воздушное сопло. Путем соответствующего согласования окружной скорости барабана со скоростью вытягивания намоточного устройства 15 можно изменять объем пряжи. Например, если обе скорости равны, то получают более компактную пряжу, чем в случае, если окружная скорость барабана больше, чем скорость вытягивания.

Однако в любом случае благодаря направляющему устройству обеспечивается получение пряжи, состоящей из нитей, которые хотя и не образуют бесконечные в математическом смысле волокна, но имеют относительно большую длину, которая превосходит длину штапельных волокон в несколько раз. Это обусловлено также и тем, что поворот на участке 10 направляющего устройства осуществляется сравнительно осторожно. Поворот выполняется под относительно малым углом и с таким радиусом, при котором опасность излома нитей мала.

За отделочным устройством 17 может быть еще предусмотрено устройство для нанесения препарационного состава. Устройство 19 может быть также расположено перед отделочным устройством 17 или внутри него, если в качестве отделочного устройства 17 применяется воздушное сопло. Это зависит, среди прочего, от вида препарации.

В качестве стекла может применяться сравнительно дешевое так называемое С-стекло. Несмотря на это получается пряжа 2, прочность которой вполне сравнима с соответствующей пряжей из Е-стекла.

Таким образом, с помощью устройства и способа стеклянные нити в направляющем устройстве не закручиваются, а лишь соединяются в пучок волокон со структурой, подобной элементарному волокну. Полученная пряжа ведет себя как пряжа из бесконечных стеклянных волокон. Получается очень плотный материал. В отличие от способа изготовления ровницы исключается сушка. Изготовленная таким способом пряжа может применяться в качестве нитей основы в тканях или трикотаже. Чтобы пряжа из штапельных волокон была пригодной в качестве нитей основы, она должна быть свита, т.е. требуется дополнительная операция.

Пряжа 2 имеет прочность в диапазоне, ограниченном прочностью пряжи из штапельных волокон и прочностью пряжи из элементарных волокон. Можно достигнуть дальнейшего увеличения прочности пряжи, например, в отделочном устройстве 17. На внешний вид пряжа 2 подобна ровнице или текстурированной пряже. Скорость изготовления относительно высока и может достигать 1600 м/мин. Само собой разумеется, в рамках изобретения можно также использовать бесщелочное стекло.

Использование: к изготовлению жгутового соединения из стеклянных волокон. Технический результат – повышение прочности пряжи. Способ включает вытягивание с помощью вращающейся вытяжной поверхности расположенных параллельно рядом друг с другом стеклянных нитей, которые снимают с вытяжной поверхности спустя заранее определенное время нахождения и поворачивают. Стеклянные нити после съема соединяют поперек направления вращения вытяжной поверхности и вытягивают в направлении, параллельном радиальному относительно вытяжной поверхности направлению, при этом образуют воздушную подушку, с помощью которой стеклянные нити при повороте амортизируются. Поворот осуществляют с радиусом и под углом, при которых по меньшей мере заранее определенная часть стеклянных волокон не ломается. Соединенные стеклянные нити подвергают процессу замыкания. После соединения стеклянных нитей осуществляют нанесение препарационного состава. Соединение осуществляют с помощью управляемого воздушного потока. Все стеклянные нити перемещаются в каждом случае только в одной плоскости за исключением их перемещения при соединении. Устройство содержит вращающуюся вытяжную поверхность, на которой расположено снимающее устройство, к которому примыкает ориентированное вперед направляющее устройство. Направляющее устройство имеет, по меньшей мере частично, воронкообразную конструкцию, а поворотный участок имеет отклоняющую полость. Направляющее устройство имеет поворотный участок, расположенный за снимающим устройством и имеющий угол поворота менее 120°. За направляющим устройством по направлению движения расположено отделочное устройство. Стеклянные нити выполнены из С-стекла. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления жгутового соединения из стеклянных волокон, в котором с помощью вращающейся вытяжной поверхности вытягивают расположенные параллельно рядом друг с другом стеклянные нити, которые снимают с вытяжной поверхности спустя заранее определенное время нахождения и поворачивают, причем стеклянные нити после съема соединяют поперек направления вращения вытяжной поверхности и вытягивают в направлении, параллельном радиальному, относительно вытяжной поверхности, направлению, отличающийся тем, что образуют воздушную подушку, с помощью которой стеклянные нити при повороте амортизируются.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поворот осуществляют с радиусом и под углом, при которых по меньшей мере заранее определенная часть стеклянных волокон не ломается.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что соединенные стеклянные нити подвергают процессу замыкания.4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что после соединения стеклянных нитей осуществляют нанесение препарационного состава.5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что соединение осуществляют с помощью управляемого воздушного потока.6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что все стеклянные нити перемещаются в каждом случае только в одной плоскости, за исключением их перемещения при соединении.7. Устройство для изготовления жгутового соединения из стеклянных волокон, содержащее вращающуюся вытяжную поверхность, на которой расположено снимающее устройство, к которому примыкает ориентированное вперед направляющее устройство, отличающееся тем, что направляющее устройство (9) имеет, по меньшей мере частично, воронкообразную конструкцию (12), а поворотный участок (10) имеет отклоняющую полость (16).8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что направляющее устройство (9) имеет поворотный участок (10), расположенный за снимающим устройством (8) и имеющий угол поворота менее 120°.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что радиус поворота больше радиуса изгиба, при котором ломается заранее определенная часть стеклянных нитей.10. Устройство по одному из пп.7-9, отличающееся тем, что за направляющим устройством (9) по направлению движения расположено отделочное устройство (17).11. Устройство по одному из пп.7-10, отличающееся тем, что стеклянные нити (4) выполнены из С-стекла.