粗纱和生产粗纱的方法和系统的制作方法

专利名称：粗纱和生产粗纱的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及玻璃纤维粗纱并涉及用于由直接拉拔卷装生产粗纱和复合制品的方法和系统。
背景技术：
在玻璃纤维工业方面，许多应用中使用粗纱制品。例如，在喷射粗纱(gun roving)应用中，将玻璃纤维粗纱制品或粗纱送到短切机喷射装置(chopper gun)中，该喷射装置把粗纱短切成玻璃纤维的短片段。把这种短切无捻粗纱与树脂混合并喷射到模具上。然后，至少一名工人在该模具上辗滚该喷射的纤维玻璃/树脂复合材料以便将它弄平，把它均匀地展开，并使其容易润湿。然后固化这一复合材料，并通常把它从模具中取出，产生具有所需形状的复合材料。
粗纱卷装通常通过卷绕玻璃纤维丝束由至少两个形成的卷装制造，以便形成集装好的粗纱。当从与一批熔融态玻璃连接的纤维成型设备或拉丝坩埚拉拔出玻璃长丝时，形成丝束。把这些长丝收集成一束或多束丝束，并卷绕在拉丝成形卷绕机的旋转拉丝机头上，以便产生卷成卷装。在卷绕期间，拉丝机头绕水平、纵向轴旋转，以卷绕丝束并为形成卷成卷装而摆动。将多束丝束(典型地2至12束)卷绕成单个卷成卷装或形成丝饼。拉丝成形卷绕机一般具有12英寸的摆动拉丝机头，并典型地以3000米/分钟的卷绕速度操作。在卷绕速度为3000米/分钟并且用12英寸拉丝机头时，拉丝成形卷绕机应当以约3100转/分钟运行。该拉丝成形卷绕机利用旋臂协助构造卷成卷装。这些旋臂控制丝束放置，以便逐步且均匀地构造出卷成卷装。
通过汇集来自多个卷成卷装(每个卷成卷装具有2到12束丝束)的多束丝束并且用粗纱卷绕机围绕水平、纵向轴旋转的拉丝机头卷绕这些丝束，形成粗纱卷装。用这种方式形成的粗纱称作“集装粗纱”。常规的集装粗纱一般由30至60束丝束卷绕形成。例如，可通过在粗纱卷绕机上卷绕12束卷成卷装形成具有200码/磅产出的常规集装粗纱，每个卷成卷装具有4束丝束且每束丝束具有200根长丝且长丝直径为10至13微米。这些丝束一般具有圆形或椭圆形截面。
粗纱应用，例如喷射粗纱应用，需要由许多具有高长丝支数的丝束形成的玻璃纤维纱束。用于粗纱应用的现行集装粗纱具有许多弊病。对现行粗纱的一个主要关切是劈裂效率。″劈裂效率″是粗纱在其为易于碾压加工而短切后重新分开成丝束的能力。在本申请中用到时，″劈裂效率″是指，短切粗纱后的丝束的表观数除以实际用于形成该粗纱的总丝束数。劈裂效率常常被表示为百分数。尽管人们希望会有100％的劈裂效率，但是使用现行的集装粗纱制品不能商业获得这样一种劈裂效率。
现行的集装粗纱制品还包括其它缺陷，例如，由于集装粗纱表面上的悬线而难于退绕出，把切短玻璃粗纱(chopped rovings)碾压开的劳务成本高，以及碾压时发生的“回跳”和“符合度”。
发明概述本发明涉及玻璃纤维粗纱，涉及玻璃纤维喷射粗纱，以及涉及玻璃纤维集装粗纱。本发明还涉及用于形成玻璃纤维粗纱的方法和系统，涉及用于形成玻璃纤维喷射粗纱的方法和系统，以及涉及用于形成玻璃纤维集装粗纱方法和系统。本发明还涉及形成复合制品的方法和系统。本发明还涉及包装单元(packaging unit)。
在一个非限制性的实施方案中，玻璃纤维喷射粗纱含有许多从众多直接拉拔卷装得到的丝束，每个直接拉拔卷装具有单独一束玻璃纤维丝束。使用直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，这产生了有两个基本上平表面的圆柱形卷装。本发明实施方案中有用的直接拉拔卷绕机的例子允许来自单个拉丝坩埚的多束丝束被高速卷绕成多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束。除了其它特征以外，在一个实施方案中使用直接拉拔卷绕机将丝束卷绕成直接拉拔卷装，这产生了一种与常规拉丝成形卷绕机上卷绕的丝束相比，横截面较扁平的丝束。卷绕成直接拉拔卷装的丝束的横截面可用其有效纵横比表征。在喷射粗纱的一个非限制性的实施方案中，每束丝束的有效纵横比大于5.9。在一些另外的非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能在5.9和10之间。
玻璃纤维集装粗纱的一个非限制性实施方案包括一个卷绕好的卷装，该卷装含有来自多个直接拉拔卷装的10至200束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束。可使用粗纱卷绕机卷绕该集装粗纱。
形成玻璃纤维喷射粗纱的方法的一个非限制性的实施方案包括，提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心(hollowcenter)和单束的玻璃纤维丝束；从每个直接拉拔卷装经过直接拉拔卷装的中心给纱；和结合这些丝束以便形成喷射粗纱。可使用至少一台直接拉拔卷绕机，且每台直接拉拔卷绕机上能卷绕至少四个直接拉拔卷装，将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装。在另外一些非限制性的实施方案中，可加大每束丝束的有效纵横比。在另外一些非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能在5.9和10之间。
在一个非限制性的实施方案，形成玻璃纤维集装粗纱的方法包括提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心和单束的玻璃纤维丝束；和从多个直接拉拔卷装中卷绕这些丝束以便形成一个玻璃纤维集装粗纱。可使用至少一台直接拉拔卷绕机，其具有每单台直接拉拔卷绕机能同时卷绕至少四个直接拉拔卷装的能力，将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装。在另外一些非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能大于5.9，而且可能进一步地在5.9和10之间。在一个非限制性的实施方案，该集装粗纱是带有二个基本上平直表面的圆柱体，并且这些基本上平直表面的每一个基本上没有悬线。
用于形成玻璃纤维集装粗纱的系统的一个非限制性实施方案包括一定供应量的熔融态玻璃；至少一个拉丝坩埚；至少一台粘结剂敷料器；至少一台能够同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装的直接拉拔卷绕机；和一台粗纱卷绕机。可将该熔融态玻璃提供给至少一个拉丝坩埚，由其形成玻璃纤维丝。这些玻璃纤维丝至少部分地用粘结剂涂覆，并可收集成至少四束丝束。在至少一台直接拉拔卷绕机上，这至少四束丝束可被卷绕成至少四个直接拉拔卷装，而且每个直接拉拔卷装具有单束丝束。来自这些直接拉拔卷装的丝束可在这台粗纱卷绕机中集装形成一个集装粗纱。
本发明还涉及形成复合制品的方法和系统。在一个非限制性的实施方案中，形成复合制品的方法包括结合来自多个直接拉拔卷装的多束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成一条粗纱；把这一粗纱供应给一粗纱喷射装置(roving gun)；短切该粗纱；将此切短玻璃粗纱与一种树脂至少部分地混合；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂。可使用一台直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，该卷绕机能同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装。来自每个直接拉拔卷装的这些丝束可是结合形成该粗纱，在一个非限制性的实施方案中，这在刚要把该粗纱供应到该短切喷射装置之前完成。
在另一个非限制性的实施方案中，形成复合制品的方法包括卷绕来自多个直接拉拔卷装的多束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成一条集装粗纱；把这一集装粗纱供应给一台粗纱喷射装置(roving gun)；短切该集装粗纱；将此切短玻璃粗纱与一种树脂至少部分地混合；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂。
在一个非限制性的实施方案中，用于形成复合制品的系统可包括多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束；一个树脂源；一台粗纱喷射装置和一个模具。可将来自这些直接拉拔卷装的这些丝束提供给该粗纱喷射装置，并在刚要把这些丝束供应到该粗纱喷射装置之前结合形成一条粗纱。该粗纱喷射装置短切该粗纱并且该粗纱至少部分地与该树脂混合。可将混合的粗纱和树脂喷射到该模具上，然后碾压以便形成该复合材料。
附图简述当结合附图阅读时，会更好地理解以下描述，这些附图中

图1是本发明方法的一个非限定实施方案的示意图，用于生产直接拉拔卷装。
图2图解说明本发明的一种玻璃纤维束非限定实施方案的横截面。
图3图解说明本发明集装粗纱的一个实施方案，将其与常规集装粗纱比较。
图4图解说明本发明方法的一个非限定实施方案的透视图，该方案用于经堆叠直接拉拔卷装形成粗纱。
图5图解说明本发明方法一个非限制性实施方案的俯视图，其用于经堆叠直接拉拔卷装形成粗纱。
图6是本发明包装单元的一个非限制性实施方案的透视图。
图7是本发明包装单元的一个非限制性实施方案的侧视图。
图8是本发明包装单元的一个非限制性实施方案的俯视图。
图9是本发明包装单元的另一个非限制性实施方案的透视图。
图10是本发明包装单元的另一个非限制性实施方案的侧视图。
图11是本发明包装单元的另一个非限制性实施方案的端视图。
图12是本发明包装单元的另一个非限制性实施方案的俯视图。
发明详述为了本说明目的，除非另有陈述，在本说明书中使用的表示组分数量、反应条件等等的所有数字应被理解为在所有情况下用术语“约”限制。因此，除非指出与此相反，否则在以下说明中提出的数字参数是近似值，这些数字能够依据本发明试图获得的有利性质而改变。在最低限度上，且不看作企图限制各权利要求范围等价原则应用地，每个数字参数应当至少根据报告的有效数字位数并通过应用常规四舍五入法解释。
尽管本发明的数值范围和参数列出的宽范围是近似值，但是尽可能准确地记录特定实施例中列出的各数值。但是，任何数值固有地包含某些由标准偏差必然引起的误差，这是在它们各自的试验测定中发现的。此外，本说明书中公开的所有范围将被理解为包括任意包含在其中的子范围。例如，某个陈述的范围″1至10″应当被认为包括任意子范围，这些子范围介于最小值1和最大值10之间(并包括这两个值)；即，以最小值1或更大的值开始，例如1至6.1，并以10或更小的值结束，例如5.5至10，的全部子范围。另外，任何被称为″并入本发明″的参考文献将被理解为将其完整合并。
值得进一步引起注意的是，本说明书中，单数形式“一个(a)”，“一个(an)”和“该”包括复数对象，除非特意和不含糊地限制到一个对象上。
本发明涉及玻璃纤维粗纱、玻璃纤维喷射粗纱、玻璃纤维集装粗纱，用于形成玻璃纤维喷射粗纱的方法和系统，以及用于形成玻璃纤维集装粗纱方法和系统。本发明还涉及用于形成复合制品的方法和系统。本发明还涉及包装单元。
在本申请中用到时，术语″丝束(end)″是指许多根单丝，它们至少部分地被粘结剂涂覆并集合在一起供后续使用或加工。在本申请中用到时，术语″股线″是许多束丝束。
本发明通常用于天然、人造或合成材料的纺织品丝束或纱等的卷绕，并用于由纺织品丝束、纱等形成粗纱。这类天然纤维的非限制性实例包括棉纤维；而人造纤维包括纤维素纤维，例如人造丝和石墨纤维；且合成纤维包括聚酯纤维、聚烯烃纤维例如聚乙烯或聚丙烯，和如尼龙等聚酰胺纤维及聚芳酰胺纤维(这些纤维的一个例子是KevlarTM(凯夫拉尔)，其可从特拉华州威尔明顿的E.I.Dupont deNemours Co.购得)。
现在将联系玻璃纤维的生产、集装和应用中其使用的内容，一般性讨论本发明。但是，本技术领域的任何普通技术人员会明白，本发明可用于以上讨论的任何纺织材料的加工。
本领域的普通技术人员会认识到，能在许多玻璃纤维的生产、集装和应用中实施本发明。适合于本发明的玻璃纤维的非限制性实施例可包括，由可成纤玻璃结合物制备的那些玻璃纤维，例如″E-型玻璃″、″A-玻璃″、″C-玻璃″、″S-玻璃″、″ECR-玻璃″(耐腐蚀玻璃)，及它们的无氟和/或无硼的衍生物。
在玻璃纤维卷绕中本发明有利地采用直接拉拔卷绕机。例如，本发明有益地利用直接拉拔卷绕机，以便将玻璃纤维丝束卷绕成直接拉拔卷装其供喷射粗纱应用中使用。本发明实施方案中有用的直接拉拔卷绕机的例子允许来自单个拉丝坩埚的许多丝束被高速卷绕成多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束。
在一个非限制性的实施方案中，该直接拉拔卷绕机可用直到4500米每分钟的高速卷绕玻璃纤维的丝束。由于采用一个直径为230毫米的拉丝机头，这种卷绕速度相当于大约6200转/分钟。由于卷绕机技术的发展，将有可能获得更高速的卷绕，并且在本发明中能够有利地使用更高卷绕速度的直接拉拔卷绕机。采用直接拉拔卷绕机，利用横动导纱器(其和摆动拉丝机头相对)将这些丝束卷绕成卷装，其物理地移动该丝束，构造出这种直接拉拔卷装。横动导纱器和这种高速卷绕产生了一种非圆形的且比卷绕在常规拉丝成形卷绕机上的丝束更扁平的丝束。以高速将每束丝束卷绕成单独的卷装，借此直接拉拔卷绕机有利地让更大的纤维长丝和更大尺寸的丝束被卷绕成卷装，供喷射粗纱应用中使用，减少悬线问题，并产生更扁平的丝束供改良的下游工艺使用。
本发明的非限制性实施方案可采用一种直接拉拔卷绕机，它是高速的、多位卷装的直接拉拔卷绕机。在一些实施方案中也可是一种无接触的直接拉拔卷绕机，这种无接触直接拉拔卷绕机意味着，例如，卷绕机不使用接触条(或接触性丝束导丝器)。本发明中有用的直接拉拔卷绕机可以低费用将4至12束丝束卷绕成4至12直接拉拔卷装，使每束丝束卷绕成分开的直接拉拔卷装。也可在本发明的实施方案中采用能卷绕更多直接拉拔卷装的直接拉拔卷绕机。在另一个非限制性的实施方案中，本发明中有用的直接拉拔卷绕机可以低费用将6束丝束卷绕成6个直接拉拔卷装，使每束丝束卷绕成分开的直接拉拔卷装。
如上所述，每束玻璃纤维丝束在直接拉拔卷绕机上卷绕，以便为每束丝束形成一个单独的直接拉拔卷装。本发明直接拉拔卷装上的一束玻璃纤维丝束可含有至多800根丝每束丝束。在一个非限制性实施方案中，当与在常规拉丝成形卷绕机上卷绕的丝束相比较时，该玻璃纤维丝束具有更扁平的、非圆形的横截面。
本发明的非限制性实施方案涉及玻璃纤维粗纱，涉及玻璃纤维喷射粗纱，并涉及集装的玻璃纤维粗纱。在一个非限制性的实施方案中，玻璃纤维喷射粗纱含有许多从众多直接拉拔卷装得到的丝束，每个直接拉拔卷装具有单独一束玻璃纤维丝束。使用直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，这产生了一个有两个基本上平表面的圆柱形卷装。在单台直接拉拔卷绕机上可卷绕至少4个直接拉拔卷装。使用卷绕一束丝束的直接拉拔卷绕机，生产一束丝束，该丝束具有比常规拉丝成形卷绕机上卷绕的丝束更扁平的横截面。卷绕成直接拉拔卷装的丝束的横截面可用其有效纵横比表征(以下更详细地讨论)。在喷射粗纱的一个非限制性的实施方案中，每束丝束的有效纵横比大于5.9。在另外一些非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能在5.9和10之间。
来自这些直接拉拔卷装的这些丝束是″松散分组的″，以便形成喷射粗纱。在本申请中用到时，术语″松散分组的″是指这些丝束结合在一起，以致可同时加工或使用这些丝束(例如，供应给粗纱喷射装置)，但是这些丝束未彼此粘着。
每束丝束可包括多达800根丝。在一个实施方案中，每束丝束可包含至多600根丝。在一个进一步的实施方案中，这种丝束可包含至多500根丝。在另一些非限制性实施方案中，每根丝束可包含超过200根丝。在其他实施方案中，每束丝束可包含超过300根丝。就直径而言，在一些非限制性的实施方案中，这些丝可具有至多16微米的直径。在进一步的非限制性实施方案中，这些丝的直径至多为13微米。在其它非限制性的实施方案中，这些丝的直径可介于6和16微米之间。在一个非限制性的实施方案中，这些丝的直径可介于9和13微米之间。
在一个非限制性的实施方案中，喷射粗纱包括介于10和200束之间的玻璃纤维丝束。丝束的数量可取决于要求的喷射粗纱产量(通常表示成码/磅)。例如，在某一实施方案中，喷射粗纱的产量少于300码/磅，这种情况下，喷射粗纱可包括至多50束丝束。在一个进一步的非限制性实施方案中，其中喷射粗纱的产量在100和300码/磅，这时该喷射粗纱可包含20至30束丝束。在某一非限制性实施方案中，其中喷射粗纱的理想产量少于250码/磅，喷射粗纱可包括至多40束丝束。在一个进一步的非限制性实施方案中，其中喷射粗纱的理想产量在150和250码/磅之间，该喷射粗纱可包含介于24和40束之间的丝束。
在一个非限制性的实施方案中，具有介于100和300码/磅之间理想产量的喷射粗纱，该喷射粗纱包括20-50束的丝束，同时每束丝束具有300-500根丝，且每根丝的直径介于9和13微米之间。
本发明的喷射粗纱显示超过常规喷射粗纱产品的改进的劈裂效率。在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，喷射粗纱的非限制性实施方案可呈现大于90％，优选大于95％的劈裂效率。在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，本发明的喷射粗纱还呈现出需要的符合度。喷射粗纱的各个非限制性实施方案可呈现小于1.5的符合度。
本发明还涉及玻璃纤维集装粗纱。在一个非限制性实施方案中，玻璃纤维集装粗纱包括一个卷绕好的卷装，该卷装含有来自多个直接拉拔卷装的10至200束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束。可使用粗纱卷绕机卷绕该集装粗纱。本发明的玻璃纤维集装粗纱与本发明的喷射粗纱可具有相似的性能和特征。来自这些直接拉拔卷装的这些丝束当将它们绕成集装粗纱时，也是″松散分组的″。
在本发明另一个非限制性的实施方案中，在临近使用时，把从多个直接拉拔卷装取得的这些丝束结合成一个本发明的粗纱卷装。在一个非限制性的实施方案中，每个直接拉拔卷装包含一束单个的玻璃纤维丝束。在其它非限制性的实施方案中，每个直接拉拔卷装是从内部取用的，这意味着，从该卷装的内侧拉出该丝束的端头，使得该卷装从内侧向外退绕。在一个非限制的例子中，可将这些卷装堆叠，而且来自这些卷装每一个的丝束可从卷装的中心供应。来自堆叠卷装的这些丝束可结合形成本发明的粗纱产品。
用于形成粗纱制品的本发明方法的一个非限制性实施方案包括对准多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装有一个中空中心，并有单束玻璃纤维丝束，穿过直接拉拔卷装的中心，从每个卷装松退或退绕这些丝束，并将这些丝束结合在一起以形成粗纱产品。
在另一个非限制性的实施方案中，形成玻璃纤维喷射粗纱的方法包括，提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心(hollow center)和单束的玻璃纤维丝束；从每个直接拉拔卷装经过直接拉拔卷装的中心喂丝束；和结合这些丝束以便形成喷射粗纱。在本实施方案中，使用至少一台直接拉拔卷绕机，且每台直接拉拔卷绕机上能卷绕至少四个直接拉拔卷装，将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装。在另外一些非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能大于5.9，而且可能进一步地在5.9和10之间。
在一个进一步的实施方案中，其中该喷射粗纱的产量少于300码/磅，可提供多达50个直接拉拔卷装。在一个更进一步的实施方案中，其中该喷射粗纱的产量介于100码/磅至300码/磅之间，可提供20至50个直接拉拔卷装。在另一个实施方案中，其中该喷射粗纱的产量少于250码/磅，可提供多达40个直接拉拔卷装。在另一个实施方案中，其中该喷射粗纱的产量介于150码/磅至200码/磅之间，可提供24至40个直接拉拔卷装。
为了用本发明的方法形成喷射粗纱，在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，喷射粗纱可呈现大于90％，优选大于95％的劈裂效率。本发明还涉及形成玻璃纤维集装粗纱的方法。在一个非限制性的实施方案中，形成玻璃纤维集装粗纱的方法包括提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心和单束的玻璃纤维丝束；和从多个直接拉拔卷装中卷绕这些丝束以便形成一个玻璃纤维集装粗纱。可使用至少一台直接拉拔卷绕机，其具有每单台直接拉拔卷绕机能同时卷绕至少四个直接拉拔卷装的能力，将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装。在非限制性实施方案中，每束丝束的有效纵横比可能大于5.9，而且可进一步地在5.9和10之间。
在一个非限制性的实施方案，该集装粗纱是带有二个基本上平直表面的圆柱体，并且这些基本上平直表面的每一个基本上没有悬线。
在一个进一步的实施方案中，其中该集装粗纱的产量至多300码/磅，可提供多达50个直接拉拔卷装。在一个更进一步的实施方案中，其中该集装粗纱的产量介于100码/磅至300码/磅之间，可提供20至50个直接拉拔卷装。在另一个实施方案中，其中该集装粗纱的产量至多250码/磅，可提供多达40个直接拉拔卷装。在进一步的实施方案中，其中该集装粗纱的产量介于150码/磅至250码/磅之间，可提供24至40个直接拉拔卷装。
为了用本发明的方法形成供喷射粗纱应用所使用的集装粗纱，在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该喷射粗纱可呈现大于90％，优选大于95％的劈裂效率。
本发明还涉及形成玻璃纤维集装粗纱的系统。在一个非限制性实施方案中，用于形成玻璃纤维集装粗纱的系统的包括一定供应量的熔融态玻璃；至少一个拉丝坩埚；至少一台粘结剂敷料器；至少一台能够同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装的直接拉拔卷绕机；以及一台粗纱卷绕机。可将该熔融态玻璃提供给至少一个拉丝坩埚，由其形成玻璃纤维丝。这些玻璃纤维丝至少部分地用粘结剂涂覆，并可收集成至少四束丝束。在至少一台直接拉拔卷绕机上，这至少四束丝束可被卷绕成至少四个直接拉拔卷装，而且每个直接拉拔卷装具有单束丝束。来自这些直接拉拔卷装的丝束可在这台粗纱卷绕机中集装形成一个集装粗纱。
该至少一台拉丝坩埚，在一些实施方案中，可生产至少4束丝束，同时每束丝束有至多600根丝。在一个进一步的实施方案中，该至少一台拉丝坩埚可生产至少4束丝束，同时每束丝束有至多500根丝。在一些非限制性的实施方案中，该至少一台拉丝坩埚可生产至少4束丝束，同时每束丝束有多于200根丝。在进一步的非限制性实施方案中，该至少一台拉丝坩埚可生产至少4束丝束，同时每束丝束有多于300根丝。在进一步的非限制性实施方案中，每根丝的直径至多可为16微米。在一个进一步的实施方案中，每根丝的直径可为至多13微米。在其它非限制性的实施方案中，每根丝可具有大于6微米的直径。在一些非限制性的实施方案中，每根丝可具有大于9微米的直径。在其它实施方案中，该至少一台拉丝坩埚也许能生产至少六束丝束。例如在一个非限制性的实施方案中，该至少一台拉丝坩埚能生产至少6束丝束，每束丝束具有300至500根丝。在进一步的实施方案中，每根丝的直径可为介于9和13微米之间。
可用多种方式供应熔融态玻璃，例如直接-熔融成纤操作，和间接(或玻璃球熔体)成纤操作。在一种直接-熔融成纤操作中，将玻璃纤维熔融炉中的原料组合、熔融并均匀化。该熔融态玻璃分子轨道从该熔炉到一个前炉并进入成纤装置或拉丝坩埚(讨论在下面)在那里该熔融态玻璃渐细地成为连续玻璃纤维。在一个玻璃球-熔体(marble-meltglass)成型操作中，将具有最终所需玻璃组成的玻璃片或玻璃球进行预成型，并输送给一台拉丝坩埚，它们在这里熔化并变细成为连续玻璃纤维。如果使用一台预熔化机，则首先将这些玻璃球输送到该预熔化机中，使这些玻璃球熔融，然后将熔融态的玻璃输送给一台成纤装置，在该装置处，使该玻璃变细形成连续纤维。为了获得与玻璃组成和该玻璃纤维成形方法有关的附加信息，请参见K.Loewenstein，《连续玻璃纤维的制造技术》(1993年第三版)的第30-44，47-103和115-165页，通过引用将这些内容明确合入本发明。
在进一步的实施方案中，卷绕后，这些直接拉拔卷装可用本领域普通技术人员公知的技术至少进行部分地干燥。为了获得与干燥有关的附加信息，请参见K.Loewenstein著，《连续玻璃纤维的制造技术》(1993年第三版)的第219-222页，通过引用将这些内容明确并入本发明。
本发明还涉及包装单元。在一个非限制性的实施方案中，本发明的包装单元包括，卷装纱运输箱和排列在该卷装纱运输箱上的多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心并具有单束丝束，其中排列这些直接拉拔卷装，以便来自这些直接拉拔卷装每一个的丝束可从这些卷装的中心取用并结合形成一条粗纱。
在另一个非限制性的实施方案中，该包装单元包含的直接拉拔制品可多达形成粗纱所需量的两倍。在这一实施方案中，将第一组直接拉拔卷装(即，该包装单元的一半)松脱出，以形成一条粗纱。可将这第一组直接拉拔卷装连接到第二组直接拉拔卷装上，以便提供连续供应的粗纱。当使第一组卷装松脱出纱时，下一组卷装开始松脱或退绕，从而形成该粗纱。同样地，可连接多台包装单元，以便提供一条超长供应的粗纱，从而不打断粗纱的供应。
这些直接拉拔卷装可按照多种方式排列在卷装纱的运输箱上。在一个非限制性的实施方案中，可将这些直接拉拔卷装垂直堆叠。在另一个非限制性的实施方案中，可以把这些直接拉拔卷装排列成水平行。在这个实施方案中，可采用一种防止相邻行列上的卷装彼此接触的卷装固定架(rack)。可根据以下因素改变直接拉拔卷装的这种排列一条粗纱所需的直接拉拔卷装的数量、卷装纱运输箱上任何的尺寸限制、这些直接拉拔卷装的规格尺寸和一些其它因素。
本发明还涉及形成复合制品的方法和系统。在一个非限制性的实施方案中，形成复合制品的方法包括组合来自多个直接拉拔卷装的许多玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成一条粗纱；把这一粗纱供应给一粗纱喷射装置(roving gun)；短切该粗纱；至少部分地混合此切短玻璃粗纱和一种树脂；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂。可使用一台直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，该卷绕机能同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装。来自每个直接拉拔卷装的这些丝束可结合形成该粗纱，在一个非限制性的实施方案中，这在刚要把该粗纱供应到该短切喷射装置之前完成。例如，一台短切喷射装置的操作人员可将来自多个直接拉拔卷装的丝束直接供应给该喷射装置。可从这些直接拉拔卷装本身而不是从一集装的粗纱卷装拖拽出这些丝束。
在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，这些粗纱可呈现大于90％，优选大于95％的劈裂效率。在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，本发明方法中使用的用于成形复合材料的喷射粗纱可表现出可取的符合度。例如，喷射粗纱可显现不到1.5的符合度。
在另一个非限制性实施方案中，形成复合制品的方法包括卷绕来自多个直接拉拔卷装的许多玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成一集装粗纱；把这一集装粗纱供应给一粗纱喷射装置(roving gun)；短切该集装粗纱；至少部分地混合此切短玻璃粗纱和一种树脂；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂。在这个实施方案中，可使用一台直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，该卷绕机能同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装。在一个进一步的实施方案中，提供给该粗纱喷射装置的集装粗纱可能是带有二个基本上平直表面的圆柱体，这些基本上平直表面基本上没有悬线。
在短切并从粗纱喷射装置喷射出后，该粗纱可呈现大于90％，优选大于95％的劈裂效率。在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，在形成复合材料的方法中使用的集装粗纱还显现可取的符合度。例如，集装粗纱可显现不到1.5的符合度。
本发明还涉及形成复合制品的系统。在一个非限制性的实施方案中，用于形成复合制品的系统可包括多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束；一个树脂源；一台粗纱喷射装置和一个模具。可将来自这些直接拉拔卷装的这些丝束提供给该粗纱喷射装置，并在刚要把这些丝束供应到该粗纱喷射装置之前将这些丝束结合形成一条粗纱。该粗纱喷射装置短切该粗纱并且该粗纱至少部分地与该树脂混合。将混合的粗纱和树脂喷射到该模具上，然后碾压以便形成该复合材料。
图1是制造直接拉拔卷装的本发明方法和系统的一个图解的非限制性实施方案。把制造玻璃纤维的批料从料仓5转移一台混合设备，例如一台混合机10中。将这些混合的批料输送到熔炉15中，在这里将它们加热至形成熔融态玻璃。由这些批料按照本领域普通技术人员公知的方式形成熔融态玻璃。然后这种熔融态玻璃经过拉丝坩埚20(或者其它纤维成型设备)，以形成玻璃纤维长丝。
这些玻璃纤维丝然后至少部分地用一台粘结剂敷料器30涂以粘结剂25。在本申请中用到时，术语″粘结剂″与″浆料″、″上浆的″或″上浆″具有同样的意义，并且是指在这些玻璃纤维形成后立刻施加到这些丝上的那种含水组合物。
用粘结剂涂覆玻璃纤维的表面，在将它们汇集成丝束时，这会保护玻璃纤维免受丝间磨损。典型的粘结剂可包括如下组分成膜剂，例如淀粉和/或热塑性或热固性的聚合物成膜剂以及它们的混合物，润滑剂，例如动物油、植物油或矿物油或者各种蜡，偶联剂，乳化剂，抗氧化剂，紫外光稳定剂，着色剂，抗静电剂和水，这仅是举几个例子。适用于本发明的粘结剂的非限制性实例在美国专利6139958及以下文献中提出，K.Loewenstein著，《连续玻璃纤维的制造技术》(1993年第三版)的第275-277页，通过引用将这些内容并入本发明。
本发明用于涂层玻璃纤维制品的合适粘结剂的一个非限制性实例包括至少一种成膜剂，至少一种偶联剂，一种润滑剂和一种消泡剂。如果该粘结剂包括两种成膜剂、一种成膜剂可为主要的(或基本的)成膜剂，而另一种成膜剂可为次要的(或次级成膜剂)。
本发明可用的粘结剂的一个非限制性实施方案中，主要的(或基本的)成膜剂可为一种不饱和聚酯分散体。不饱和聚酯分散体的一个非排它例子是一种可水溶的、可分散的或可乳化的双酚A多酯聚合物，像通过使用聚亚烷基多元醇如聚乙二醇，由双酚A、丁二醇或马来酸酐或马来酸和己二酸以内和/或外乳化形成的一种双酚A多酯聚合物。将聚酯内乳化，该内乳化是通过乙氧基化重均分子量约30000至约45000的聚合物而完成的，而且多分散指数Mw/Mn为9或更小，并优选5左右至9左右。
这种聚合物的一个非限制性例子是烷氧基化双酚A聚酯树脂的单一水乳液，其可在市场上可买到，商品名为NEOXIL954/D且由意大利科摩市的意大利DSM公司生产，并且它是双酚A的二缩水甘油醚与丁二醇和己二酸和马来酸酐和丙二醇及乙二醇类的反应产物，其基本上无不饱和环氧基。为了获得与NEOXIL954/D有关的附加信息，请参见美国专利6139958号，通过引用将该专利的内容并入本发明中。双酚A聚酯树脂另外的非排它例子是那些能以水乳液形式获得的由意大利DSM出品的商品名为NEOXIL952的树脂。
在一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，主要成膜剂的量可占粘结剂的五十(50)至一百(100)重量百分数。在另一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，主要成膜剂的量可占粘结剂的介于七十五(75)和一百(100)重量百分数之间。在一个进一步的性的实施方案中，基于固体总量，主要成膜剂的量可占粘结剂的介于八十五(85)和九十五(95)重量百分数之间。
在本发明所用粘结剂的一个非限制性实施方案中，一种次要的(或次级的)成膜剂可为高分子量环氧树脂。本发明非限制性实施方案中用到的高分子量环氧树脂的一个非排它例子是一种聚环氧化物成膜剂，其环氧当量介于约500和1700之间。这样的聚环氧化物成膜剂的一个非限制性例子是，市售的意大利DSM出品的品名NEOXIL8294的产品。合适的聚环氧化物成膜剂的另一个非限制性例子是市售的Resolution Performance Products出品的品名 EPI-REZ Resin3522-W-60的产品。
具有不同分子量或不饱和度的其它聚酯也可以用作次级成膜剂。双酚A聚酯树脂的一个另外的非排它例子是能以水乳液形式获得的由意大利DSM出品的商品名为NEOXIL952树脂。这种NEOXIL952材料的水乳液是一种非离子型的乳状液，其具有液体、乳状外观，含固量为百分之40+/-2且pH值在3至5之间。
本发明有用的次级成膜剂的其它例子包括增塑性树脂，例如己二酸盐聚酯。己二酸盐聚酯的一个例子是意大利DSM出品的NEOXIL9166。
在一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，次要成膜剂的量可构成粘结剂的零(0)至五十(50)重量百分数。在另一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，次要成膜剂的量可构成粘结剂的零(0)至二十五(25)重量百分数。在一个进一步的实施方案中，基于固体总量，次要成膜剂的量可构成该粘结剂的介于五(5)和十五(15)重量百分数之间。
本发明中有用的粘结剂还可包含一种或多种偶联剂。可用于本发明粘结剂中的偶联剂的非限制性实例包括有机硅烷偶联剂、过渡金属偶联剂、含氨基的沃纳偶联剂及其混合物。这些偶联剂典型地具有双官能度。每种金属或硅原子已经在其上附着了能与玻璃纤维表面反应的或者相反可被化学吸引但不一定键合到玻璃纤维表面的一个或多个基团。通常，偶联剂中包括的另一官能度提供对成膜聚合物的反应性或相容化。
尽管不是要求的，但是本发明中有机硅烷化合物是优选的偶联剂。合适有机硅烷偶联剂的非限制性实施例包括A-187γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、A-1100γ-氨丙基三乙氧基甲硅烷、A-174γ-甲基丙烯酰基氧丙基三甲氧基硅烷、以及A-1120 N-(β-氨乙酸)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其中每个产品均可从Osi Specialties of Tarrytown，NY购买到。虽然在本发明中不做限定，但是基于固体总量，偶联剂的量可占粘结剂的零(0)至十(10)重量百分数之间。在进一步的实施方案中，基于固体总量，偶联剂的量可占粘结剂的零(0)至五(5)重量百分数之间。在一个非限制性的例子中，该粘结剂包括二种偶联剂。包括两种偶联剂的粘结剂的一个非排它例子可包含以总固体为基础，零(0)至二(2)重量百分数的A-187有机硅烷和零(0)和三(3)重量百分数的A-1100有机硅烷。
用于本发明的粘结剂的一个非限制性实施方案还可包括一种润滑剂。该润滑剂例如，可以是一种阳离子润滑剂。适于本发明的阳离子润滑剂的非限制性实例包括带有胺基的润滑剂，具有乙氧基化胺氧化物的润滑剂，和具有乙氧基化脂肪酰胺的润滑剂。带胺基的润滑剂的一个非限制性实例是，改性聚乙烯胺，例如EMERY 6717，它是可从Ohio(俄亥俄)Cognis Corporation of Cincimati购得的部分酰胺化的聚乙烯亚胺。
在一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，润滑剂的量可占粘结剂的零(0)至五(5)重量百分数。在另一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，润滑剂的量可占粘结剂的介于一(1)和二(2)重量百分数之间。
尽管不是要求的，但是在本粘结剂中还可存在较少量的各种添加剂，例如抗静电剂、杀(真)菌剂、杀细菌剂、和/或消泡剂。在一个非限制性的实施方案中，该粘结剂还包括一种消泡剂。适用于本发明的消泡剂的一个非限制性实例是“Drewplus L-140”，可从DrewIndustrial Division of Ashland Specialty Chemical Company购买到该产品。在一个非限制性的实施方案中，基于固体总量，消泡剂的量可构成该粘结剂的不到十分之一(0.1)重量百分数。
在进一步的实施方案中，该粘结剂中可包含足够为该粘结剂提供合适的pH值(典型地2至10)量的有机和/或无机的酸或碱。例如在一个非限制性的实施方案中，可加入冰醋酸以便降低pH值。在一些非限制性的实施方案中，粘结剂的pH值约在4和6之间。
该粘结剂可进一步包括一种载体，例如水，优选去离子水。该载体以一定的量存在，该量是有效地获得一种足以提供适于施加到纤维上粘度的总固体(不挥发物质)含量。通常，水的存在量足以使获得的总固体含量在约8-约20重量％的范围内，并优选在约9-约12％的范围内。也就是说，水可构成该粘结剂的约88到约91重量百分数。可根据需要的烧失量确定该粘结剂中总固体含量的选择。
用于本发明的一个非限制性实施方案的粘结剂可按照以下配方制备表1
1 普通冰醋酸。
2 A-187γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅，得自OSi Specialties ofTarrytown，NY。
3 A-1100γ-氨丙基三乙氧基甲硅烷，得自OSi Specialties ofTarrytown，NY。
4 Drewplus L-140，得自Drew Industrial Division of AshlandSpecialty Chemical Company。将列于本行量的Drewplus L-140与如前一行所列的水混合，这在与其它粘结剂组分混合之前。
5 EMERY 6717，得自Ohio(俄亥俄)Cognis Corporation ofCincimati的部分酰胺化的聚乙烯亚胺。在与其它粘结剂组分混合前，在为形成“热水/润滑剂”行所列混合物量而与水混合之前，将本行所列量的Emery 6717与醋酸混合。
6 NEOXIL8294，得自意大利DSM的聚环氧化物成膜剂。
7 NEOXIL954/D得自意大利DSM的烷氧基化双酚A聚酯树脂的水乳液。
含表1所列成分的粘结剂可如下制备首先在搅拌下向混料槽中顺序地添加水、醋酸、第一硅烷和第二硅烷。所列水/消泡剂可作为预混合物制备，然后加到该混料槽中。接着制备热水/醋酸/润滑剂的混合物，并添加到该混料槽中。接着可将该次要成膜剂和该主要成膜剂直接添加到该混料槽中。最后，可向该混料槽中添加去离子水，直至达到100加仑的最终体积。
通常，虽然不进行限制，但是玻璃纤维的烧失量(LOI)可为小于一点五(1.5)重量百分数。在其它非限制性的实施方案中，LOI可为零点八(0.8)至一点五(1.5)重量百分数。在进一步的非限制性实施方案中，LOI可为0.85至1.15重量百分数。
在本申请中用到时，术语″烧失量″或″LOI″是指，按照式1确定的存在于玻璃纤维上的干燥的粘结剂的重量百分数LOI＝100×[(W干-W裸)/W干] (式1)其中W干是在220°F(约104℃)的烘箱中干燥60分钟后，该玻璃纤维的重量加上该粘结剂的重量；而W裸是在1150°F(约621℃)的烘箱中加热该玻璃纤维20分钟，并在干燥器中冷却到室温后，裸玻璃纤维的重量。
可用本技术领域各种已知方式的任一种，例如，通过使这些丝与静态或动态的施加装置，如辊或带施加器接触，或者通过喷射，或者通过其它手段，将这种粘结剂施加到本发明的长丝上，但是不限于此。为了讨论合适的施加装置，请参见K.Loewenstein著，《连续玻璃纤维的制造技术》(1993年第三版)的第165-172页，通过引用将这些内容并入申请。
涂覆以后，在进行卷绕前，用本领域普通技术人员公知的技术收集这些玻璃纤维丝，使其成为至少一束丝束。然后，该至少一束丝束被卷绕到一台高速、直接拉拔、多卷装的卷绕机35上，以形成至少一个直接拉拔卷装。在一个非限制性的实施方案中，每个直接拉拔卷装仅含一束丝束。然后，这些直接拉拔卷装至少能在干燥器中，例如在烘箱干燥器40中部分干燥，从而减少含水量并固化该粘结剂中任何可固化的组分。例如，可在烘箱干燥器中于介于240和300°F的温度干燥这些直接拉拔卷装8至15小时。在其它非限制性的实施方案中，可使用介电干燥技术干燥这些直接拉拔卷装，例如用微波干燥和高频干燥。接着，为了装运给客户，可在本发明的包装单元45处集装这些直接拉拔卷装。
用于形成玻璃纤维丝和丝束的拉丝坩埚，其一般用劈裂/丝束(splits/ends)数，生产能力，拉丝漏嘴个数和拉丝漏嘴大小表征。可以使用本领域普通技术人员通常知道的拉丝坩埚。例如，用于本发明方法的拉丝坩埚可被分割成4至20路，这些拉丝坩锅的生产能力至多350磅/小时，可具有800到10000个拉丝漏嘴，并可具有产生直径6-23微米丝的拉丝漏嘴直径。在一个非限制性实施方案中，这种拉丝坩埚可具有150-300磅/小时的生产能力，而且有可能能够形成1000-6000根丝，每根丝的直径为9-16微米。为了获得与拉丝坩埚有关的附加信息，请参见K.Loewenstein著，《连续玻璃纤维的制造技术》(1993年第三版)的第119-165页，通过引用将这些内容明确地并入本申请。
用于本发明的直接拉拔卷绕机的非限制性实施方案是一种高速的、多位卷装的直接拉拔卷绕机。在某些实施方案中，用于本发明的直接拉拔卷绕机可有利地使更大的纤维丝和更大的丝束尺寸卷绕成供粗纱应用使用的卷装，减少悬线问题，并产生更扁平的丝束供改良的下游工艺使用。在一个非限制性的实施方案中，该直接拉拔卷绕机可用直到4500米每分钟的高速卷绕玻璃纤维的丝束。合适的卷绕机是市售的由日本Shimadzu公司和由德国Dietze和Schell制造的。这样卷绕机包括，作为非限制性例子的，Shimadzu公司制造的DRH-4T型及Dietze和Schell制造的DS 360/2-6型。随着卷绕机技术发展，直接拉拔卷绕机可用更高的速度卷绕这些丝束。这些卷绕机优选能够同时卷绕多个直接拉拔卷装。例如，取决于所用的卷绕机，在单台卷绕机上能形成2至12个直接拉拔卷装。上述-引用的卷绕机可同时卷绕6个直接拉拔卷装。在另一个非限制性的实施方案中，用于本发明的卷绕机可具有一种至多300毫米(典型地，介于200和230毫米)的拉丝机头直径。在其它的实施方案中，可使用更大直径的拉丝机头。
将每束玻璃纤维卷绕在直接拉拔卷绕机上，以便形成本发明直接拉拔卷装的一个非限制性的实施方案。用于形成玻璃纤维丝束的丝数和丝的直径可根据其应用不同而不同。在一个非限制性的实施方案中，本发明直接拉拔卷装上的一束玻璃纤维丝束可含有200-800根丝每束丝束。形成丝束时有用的长丝(丝)的非限制性实例可以是″D″，″E″，″G″，″H″，″K″，″M″，或″T″纤维，其具有6-16微米的直径。每束丝束中的这些丝可具有相同的直径。在非限制性的实例中，这些丝束可为50码/磅至超过500码/磅。当与用常规方法形成的丝束相比时，这些玻璃纤维丝束可具有较扁平的，非圆形的横截面。图2举例说明本发明玻璃纤维丝束的一个非限制性实施方案的一种横截面。
本发明非限制性实施方案的玻璃纤维丝束的横截面可用这些丝束的纵横比表征。在本申请中用到时，术语″纵横比″是指横截面高度(图2中″H″，较短尺寸)除以它的横截面宽度(图2中″W″，较长尺寸)。玻璃纤维丝束的纵横比可基于它们将被使用的应用进行选择。由于难于测量某一丝束的实际横截面高度和横截面宽度(由于丝束的尺寸及丝的数量)，所以某一丝束的纵横比可测定为并表达为″有效纵横比″。实施例2描述了如何计算丝束的有效纵横比。在本发明的非限制性实施方案中，玻璃纤维丝束的有效纵横比可大于5.9。在其它非限制性的实施方案中，该有效纵横比介于5.9和10之间。为具体玻璃纤维丝束选定有效纵横比可能取决于许多因素，这些因素包括，例如该玻璃纤维的理想应用，短切长度和所涂覆的粘结剂。在一束丝束被卷绕时，该丝束的纵横比会发生改变，这是由于例如卷绕张力和与该丝束其它部分接触的缘故。
使用直接拉拔卷绕机卷绕的直接拉拔卷装会有许多有利性能。直接拉拔卷装上的这些丝束可能通常是均一的大小。在其它非限制性的实施方案中，当丝束与一种树脂混合时，该直接拉拔卷装上的这些玻璃纤维丝束也可以或能够具有所需的“润湿”性能。提高的润湿性能可以或者能够表征为丝束中树脂的扩散性改进(即，树脂更快地穿透该丝束)。
直接拉拔卷装被圆柱地造型，并具有一个中空中心。能够卷绕这种直接拉拔卷装，使得该丝束能够从直接拉拔卷装的内侧松脱出或退绕出。直接拉拔卷装可以改变其尺寸规格，这取决于具体的产品(例如，所形成纤维的直径和类型)和/或卷绕机，并通常基于便于后续处理和加工而确定。在另一个非限制性的实施方案中，可从该直接拉拔卷装外侧退出该丝束。
直接拉拔卷装可为多种尺寸。可能用来形成单根粗纱或粗纱产品的直接拉拔卷装可大体上尺寸相同或可包含相同量的玻璃。例如，直接拉拔卷装直径可能是约20厘米至约30.5厘米(约8至约12英寸)，而且会具有约5厘米至约30.5厘米(约2至约12英寸)的长度。直接拉拔卷装的尺寸主要由经济上而非技术上的考虑决定。直接拉拔卷装的侧面可为方形的(例如，非圆或非锥形的)。
当用直接拉拔制品形成本发明的集装粗纱(更详细讨论如下)时，该集装粗纱表现出减少的悬线或浮线环。在本发明的非限制性实施方案中，粗纱可以或可能比传统的集装粗纱的浮线环和悬线更少。图3显示传统的集装粗纱55在其基本上平直的表面之一57上带有浮线环和悬线，以及本发明集装粗纱60，在其基本上平直的表面之一62基本上无悬线和浮线环。
在本申请中用到时，″悬线″指的是多端(或多丝束)材料的松垂。典型的玻璃纤维粗纱可能在整个15米(50英尺)长度上松垂15到25厘米(6至10英寸)。这种松垂会妨碍机械设备和/或其它邻近的粗纱并引起不合乎需要的工艺中断。这些悬线可例如在丝束由卷装到所制造的产品的加工过程中引起浮线环和纱线缠结。悬线的大概起因可能包括，例如卷绕期间的张力变动和几何学影响。如上所述，在本发明的非限制性实施方案中，当直接拉拔卷装结合成一条粗纱时，这些卷装比由常规卷成卷装形成的粗纱的悬线更少。
由直接拉拔卷装形成的本发明的集装粗纱，其避免浮线环和悬线是因为，每个直接拉拔卷装包含单束丝束。用于粗纱卷装的常规卷成卷装涉及在单个卷成卷装上卷绕多束丝束。由于卷绕到单个卷装上的丝束的不同张力变动和不同长度，产生悬线和浮线环问题。
如图1中说明的和上述讨论的，可用批料源(例如，用于批料的储料斗5)、混合机10或其它混合设备、熔炉15、至少一台拉丝坩埚20、至少一台粘结剂敷料器30、至少一台直接拉拔卷绕机35、和干燥机40形成直接拉拔卷装。如上所述，还可通过间接(或玻璃球熔体)成纤操作供应熔融态玻璃。
本发明涉及粗纱和形成粗纱的方法。本发明粗纱的一个非限制性实施方案包括多个直接拉拔卷装。使用一台直接拉拔卷绕机形成每个直接拉拔卷装。
在本发明的一个非限制性实施方案中，可在临近使用时，把丝束或从多个直接拉拔卷装取得的丝束结合成一个粗纱卷装。例如，在喷射成形应用中，将丝束或从多个直接拉拔卷装获得的丝束结合并直接进料给该粗纱喷射装置。在一个实施方案中，每个直接拉拔卷装包含单束的玻璃纤维丝束。通过从多个直接拉拔卷装结合这些丝束而在临近使用时，形成一种粗纱卷装，本发明的非限制性实施方案在用于粗纱产品的丝束数量上为用户提供了灵活性。例如，如果某位用户为了特定应用希望一种粗纱产品具有更多束丝束，则该用户可从另外的直接拉拔卷装增加所用的丝束以便形成该粗纱产品。这种特征能让用户更有力地控制生产能力(例如，每小时通过短切喷射装置(chopping gun)的玻璃磅数))。这样，用户可通过增加丝束数或增加经过短切喷射装置的丝束数目，提高生产能力。
在一个非限制性的实施方案中，本发明的一条粗纱可包含10-200束玻璃纤维丝束。在另一个非限制性的实施方案中，该粗纱包含至多50束丝束。在一个进一步的非限制性实施方案中，该粗纱包含20到50束丝束。可将每束丝束卷绕到它自己的直接拉拔卷装上，该卷装是用一种高速、直接拉拔、多卷装的卷绕机形成的。在非限制性的实施方案中，每束丝束可包含多达800根丝。粗纱产品的产量也会根据应用的不同而改变。在一个非限制性的实施方案中，粗纱的产量在100码/磅和1800码/磅之间。在其它实施方案中，产量至多300码/磅。在进一步的实施方案中，产量在100码/磅和300码/磅之间。在进一步的实施方案中，产量在150码/磅和250码/磅之间。
在一个非限制性的实施方案中，每个直接拉拔卷装是从内部取用的，这意味着，从该卷装的内侧拉出该丝束的端头，使得该卷装从内侧向外退绕。在另一个非限制性的实施方案中，可从该直接拉拔卷装的外部提供这些直接拉拔卷装。当从内部取用直接拉拔卷装时，可对准多个卷装，使得通过这些卷装的中心取用这些多个卷装。例如，可将这些卷装堆叠，并且来自每个卷装的丝束能够经过这些卷装的中心供应。来自堆叠卷装的这些丝束可结合形成本发明的粗纱。
图4和图5举例说明在一个非限制性的实施方案中，直接拉拔卷装能够被如何堆叠和如何经过这些卷装的中空中心取用这些卷装。如图4和5所示，将五个直接拉拔卷装75、80、85、90、95堆叠。每个直接拉拔卷装包括一束丝束77、82、87、92、97，其穿过这些卷装的中心取用，并与其余的丝束结合形成股线100。根据形成粗纱所结合的直接拉拔卷装的数目，可堆叠多个直接拉拔卷装或可结合许多列堆叠的直接拉拔卷装用于形成该粗纱。换句话说，图4所示堆叠产生的结合(组合)的丝束100可与另一路堆叠产生的结合丝束进行组合，以形成一条粗纱。
用于形成这种粗纱产品的丝束数目可取决于该应用。如上所述，一个非限制性实施方案中的一条粗纱可包含10-200束玻璃纤维丝束。在进一步的非限制性实施方案中，包含至多50束丝束。在其它实施方案中，该粗纱可包含多达40束丝束。在一个实施方案中，一条粗纱可包含20-50束丝束。在其它实施方案中，该粗纱可包含24-40束丝束。
同常规的集装粗纱比较起来，本发明的粗纱可提供改进的劈裂效率。本发明的粗纱能有利地具有基本上完全劈裂的效率。在一个非限制性的实施方案中，部分明的粗纱能有利地提供大于90％的劈裂效率。在其它非限制性的实施方案中，这种劈裂效率可介于95％和100％之间。在进一步的非限制性实施方案中，该劈裂效率可为100％。
例如，一位消费者可能需要一种至少40束丝束的粗纱制品。为了劈裂效率的原因，一位制造业者可生产一种具有48束丝束的常规集装粗纱产品。在本发明的一个非限制性实施方案中，粗纱制品可由少于48束的丝束形成，同时为该应用有利地提供了所要求数量的短切丝束。
本发明的粗纱可表现出其它可取的特征。例如本发明的粗纱制品可能或可以表明改良的丝束完整性。丝束完整性是指，一束丝束中的丝在短切时保持在一束丝束中的能力。
本发明粗纱的非限制性实施方案能够或可能在短切、与树脂混合、喷射和辗平时运作良好，以便在喷射粗纱操作期间形成一种组合物。例如，当碾开该玻璃纤维/树脂混合物时，使用本发明的粗纱能够或可能减少″回跳″和″符合度”。在本申请中用到时，″回跳″是指切短玻璃纤维丝束在它已经被碾压(碾压)后回到它原来的形状。例如，在使用一种粗纱喷射装置将常规的集装粗纱制品喷射到一模具上，并由一名操作员将其碾压以后，这些丝束最初会变扁平，但是后来回到它们原来的形状。在本申请中用到时，″符合度″是指，在碾压加工期间，切短玻璃纤维丝束与模具表面相符合的能力，尤其是与模具边缘和角落相符合的能力。
在一个实施方案中，本发明的粗纱在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，本发明的粗纱符合度小于1.5。在另一个实施方案中，本发明的粗纱在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，符合度为0.3-1.5。
用于形成粗纱制品的本发明方法的一个非限制性实施方案包括对准多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装有一个中空中心，并有单束玻璃纤维丝束，穿过直接拉拔卷装的中心，从每个卷装供应丝束，并将这些丝束结合在一起以形成粗纱。这些直接拉拔卷装可例如是如图4-5所示垂直堆叠的，或者水平方向对准对准的。可以使用许多其它的排列。
本发明还有涉及集装粗纱或粗纱球。本发明的一种集装粗纱或″粗纱球″包括单个粗纱卷装，其由本发明的多个直接拉拔卷装形成。该集装粗纱的形成是通过，围绕绕水平轴或垂直轴旋转的拉丝机头卷绕来自多个直接拉拔卷装的丝束。用这种方式形成的粗纱在本申请中称作″集装直接拉拔粗纱″或″集装粗纱″。″在一个非限制性的实施方案中，可用粗纱卷绕机形成本发明的集装粗纱，例如用868型或者858型粗纱卷绕机，两者可从FTS/Leesona of Burlington，NC购得。当使用一种粗纱卷绕机，例如Leesona 868时，可以950-1250英尺/分钟的速度将这些直接拉拔卷装卷绕成集装直接拉拔粗纱制品。卷绕速度选择常常是生产能力和空间限制间的一种折中平衡。时常是经济利益支配了卷绕条件的选择。因此，任何有关粗纱卷绕机的卷绕条件的说明，除非另有说明，不应作为对本发明的技术性限定看待。
可将一种抗静电剂，例如出自Cognis Corporation of Cincinnati，Ohio的产品号EM-6661-A的产品，在卷绕前施加到这些来自直接拉拔卷装上丝束上，以便减少静电荷，这种静电荷会导致切短的股线彼此排斥，并引起用户的应用问题。在一个非限制性的实施方案中，可用0.1毫升/分钟的速度施加这种抗静电剂。
在本发明中，用于形成集装直接拉拔粗纱的丝束数量可依据应用进行改变。在本发明的一个非限制性实施方案中，作为喷射粗纱(例如，供应给短切喷射装置，与树脂混合，和喷射)使用的集装直接拉拔粗纱是由10-200个本发明的直接拉拔卷装装配的，并且在进一步的非限制性实施方案中，是由30-50个直接拉拔卷装，或者由24-40个卷装装配的。在一个非限制性的实施方案中，每个直接拉拔卷装具有单束的玻璃纤维丝丝束，并且是用一种高速、直接拉拔、多卷装的卷绕机形成的。在一个非限制性的实施方案中，使用卷绕机例如ShimadzuCorporation生产的DRH-4T型卷绕机和Dietze and Schell生产的DS360/2-6型卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，卷绕速度为500-6500转数/分钟。在非限制性的实施方案中，每束丝束可包含100-1000根丝。在非限制性的实施方案中，在形成期间用一种粘结剂涂覆这些直接拉拔卷装，例如用以前讨论过的那些粘结剂。本发明的集装粗纱能够或可能比常规的集装粗纱表现出更低的取用张力。
在一个实施方案中，本发明的集装粗纱在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，符合度小于1.5。在另一个实施方案中，本发明的集装粗纱在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，符合度为0.3-1.5。
本发明还涉及包装单元。除了本申请讨论和举例说明过的包装单元之外，还可采用许多不同的包装单元。图6-图12举例说明本发明包装单元的二个非限制性的实施方案。依据粗纱的应用和用于形成该粗纱的直接拉拔卷装的数目，能够在该卷装纱运输箱上使用许多种直接拉拔卷装的排列。直接拉拔卷装的排列能够利用这些直接拉拔卷装的中空中心同时取用单路堆叠的卷装。当采用多路堆叠形成粗纱时，来自每条直接拉拔卷装堆叠的结合的丝束可被结合形成该粗纱。
由于卷装纱运输箱的尺寸限制，支架的尺寸限制，以及对装运的考虑，可能可取的是，将本发明的包装单元限制到某一最大尺寸。这样，会需要很多直接拉拔卷装的堆叠来形成粗纱。尽管这些实施方案显示每堆叠5个直接拉拔卷装，但是一路堆叠可包含许多卷装。
图6-图8提供本发明包装单元的一个非限制性实施方案的透视、侧视和俯视图。在所显示的非限制性实施方案中，包装单元125包括，卷装纱运输箱130和排列在该卷装纱运输箱130上的多个直接拉拔卷装135，每个直接拉拔卷装135具有一个中空中心140并具有单束丝束145，其中排列这些直接拉拔卷装，以便来自这些直接拉拔卷装每一个的丝束可从这些卷装的中心取用并结合形成一条粗纱。本实施方案中显示的包装单元125包括80个直接拉拔卷装135。这80个直接拉拔卷装排列在16路堆叠中，每堆叠各有5个卷装。来自每路堆叠的5束丝束组合为每路堆叠形成一路堆叠丝束150。虽然在图6-图8中未示出，但是堆叠丝束150能组合形成一条粗纱用于所需应用。在另一个非限制性的实施方案中，80个直接拉拔卷装可排列在10路堆叠中，每堆叠各有8个卷装。
可基于喷射粗纱工作者希望供应给该喷射装置的玻璃纤维的量(例如，码数)确定为了形成一条粗纱所要取用的直接拉拔卷装的数量。用于形成粗纱所取用的直接拉拔卷装的数量也可取决于每个直接拉拔卷装中丝束的尺寸。例如，较少量的大丝束卷装可与较大量的小丝束卷装提供相同码数。
在一个非限制性的实施方案中，可取用28至75个直接拉拔卷装用于形成一条粗纱。这样，在包括80个直接拉拔卷装的包装单元中，可首先取用一套40个直接拉拔卷装(例如，八路堆叠，每堆叠放5个直接拉拔卷装，五路堆叠，每堆叠8个卷装等等)。可将第一组40个直接拉拔卷装连接到第二组40个直接拉拔卷装上，以便提供连续供应的粗纱。换句话说，当第一组40个卷装被完全用掉时，另40个卷装能立刻无中断地开始配发供应，用于形成该粗纱。同样地，可连接多台包装单元，以便提供一条超长供应的粗纱，从而不打断粗纱的供应。
这些直接拉拔卷装可按照多种方式排列在卷装纱运输箱上。在为排列这些直接拉拔卷装而选择一种结构时，重要因素包括能同时从多个卷装合并丝束，能够把随后的卷装维系在一起以便连续或多少连续地供应到粗纱喷射装置，能够以一种有效的方式把这些卷装装运给顾客，等等。下述实施方案是一些方法的实例，以这些方法，可集装并转运这些直接拉拔卷装，并且用这些方法部分是由于这些直接拉拔卷装从内侧取用的能力。
在一个实施方案中，这些直接拉拔卷装可如图6-8所示地垂直堆叠。在本实施方案中，卷装如同所示被安排在16路堆叠中，5个卷装每堆。这种安排(堆叠数；每一堆叠的卷装件数)可能改变，这取决于形成该粗纱所需的直接拉拔卷装数目、卷装纱运输箱的尺寸、包装单元会如何连接等等。
在其它实施方案中，可以把这些直接拉拔卷装排列成水平行。在这些非限制性的实施方案中，可采用一种防止相邻行列上的卷装彼此接触的卷装固定架(rack)。图9-图12举例说明本发明的一个非限制性的实施方案，其中这些直接拉拔卷装直接拉拔卷装排列成水平行。
在图9-12所示的实施方案中，包装单元175包括，卷装纱运输箱180、放置卷装纱运输箱180上的卷装固定架185，以及排列在固定架185上的多个直接拉拔卷装190，每个直接拉拔卷装190具有一个中空中心195并具有单束丝束200，其中排列这些直接拉拔卷装，以便来自这多个直接拉拔卷装每一个的丝束可从这些卷装的中心取用并结合形成一条粗纱。在本实施方案中显示的包装单元175包括80个直接拉拔卷装190。这80个(件)直接拉拔卷装被安排在16路中，每路有5个卷装。来自每一路的五束丝束200结合起来为每一路堆叠形成一路丝束205。虽然在图9-12中未示出，但是可把这些路丝束205结合形成一条可用于所需用途的粗纱。
在一个非限制性的实施方案中，可取用40个直接拉拔卷装用于形成一条粗纱。这样，在包括80个直接拉拔卷装的包装单元中，可首先取用一套40个直接拉拔卷装(例如，八路堆叠，每路堆叠放5个直接拉拔卷装；五路堆叠，每路堆叠8个卷装等等)。可将这第一组40个直接拉拔卷装连接到第二组40个直接拉拔卷装上，以便提供连续供应的粗纱。换句话说，当第一组40个卷装被完全用掉时，另40个卷装能立刻无中断地开始配发供应，用于形成该粗纱。同样地，可连接多台包装单元，以便提供一条超长供应的粗纱，从而不打断粗纱的供应。
在本发明的一个进一步非限制性的实施方案中，本发明的包装单元能够被重复利用。换句话说，当一个包装单元中的直接拉拔卷装被使用过后，该包装单元可返回到粗纱制造商将被再填装。当一个卷装固定架用于控制直接拉拔卷装的排列对准时，这种特征可能特别有利。
本发明还有涉及复合制品，形成这些复合制品的方法，以及用于形成复合制品的装置。本发明复合制品的一个非限制性的实施方案包括，一种由直接拉拔卷装获得的切短玻璃纤维丝束与树脂形成的混合物。这些切短玻璃纤维丝束可能来自本发明的一种粗纱产品。换句话说，这些切短玻璃纤维丝束可能来自多个提供丝束的直接拉拔卷装，这些丝束用于形成要被短切和使用的粗纱。对本发明复合制品有用的树脂可包括，作为非限制性实例，聚酯、热固性聚酯、环氧乙烯基酯、聚氨酯、二聚环戊二烯和其它热固性材料。该玻璃纤维/树脂混合物容易辗平而且回跳较少，并且模具的边缘和角落附近产生的符合度较小。
本发明制造复合制品方法的一个非限制性实施方案包括获得一条粗纱，把这一粗纱供应给一粗纱喷射装置(roving gun)；短切该粗纱；将此切短玻璃粗纱与一种树脂混合；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂。在一个非限制性的实施方案中，获得一条粗纱包括，结合多束来自直接拉拔卷装的玻璃纤维丝束，用于形成一条粗纱。
在一些非限制性的实施方案中，用于形成复合制品的方法可进一步包含控制该粗纱里的静电。能用许多非限制性的方式控制粗纱产品中产生静电的可能性，例如通过向粘结剂中添加抗静电剂，改良短切机中辊(或辊的皮壳)的组成，在供给喷射装置的空气中分散一种抗静电剂，利用一种电离室，以及在短切前向粗纱产品施加电压。
本发明的复合制品可包括，例如船，艇身，交通工具零件，浴缸，淋浴器，露营车顶棚等等。
用于形成复合制品的本发明系统的一个实施方案可能包括多个直接拉拔卷装，每个具有一束玻璃纤维丝束，一个树脂源；一台粗纱喷射装置和一个模具，其中从多个直接拉拔卷装获得一条粗纱，将该粗纱短切并与一种树脂混合，将混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上，并且在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂。这些直接拉拔卷装可被安排在本发明的包装单元上。
除喷射粗纱操作之外，本发明粗纱可被用于许多其它操作，包括垫子、嵌板和其它应用，其中使用包括多束丝束的粗纱产品，并需考虑类似的问题(例如，劈裂效率、回跳、符合度等等)。
现在将通过如下的特定的、非限制性的实施例举例说明本发明的一个实施方案。
实施例1使用本领域普通技术人员公知的技术在一个熔炉中形成熔融态玻璃并提供给一台拉丝坩埚。该熔融态玻璃经过一拉丝坩埚形成玻璃纤维丝。该拉丝坩埚的生产能力为200磅/小时，具有2400个拉丝漏嘴，每个拉丝漏嘴的直径介于9和13微米之间，并且是分割成6路。这个拉丝坩埚生产2400根玻璃纤维丝，这些丝各个的直径介于9和13微米之间。该标称丝直径是10.8微米(″H″丝)。
这些玻璃纤维丝然后至少部分地用一台粘结剂敷料器涂覆一种粘结剂。该粘结剂常常用于涂覆玻璃纤维丝，其按照表1所述配方制备。该玻璃纤维的名义烧失量是一(1.0)重量百分数。
涂覆以后，在进行卷绕前，用本领域普通技术人员公知的技术收集这些玻璃纤维丝，使其成为六(6)束丝束。然后在可从Shimadzu公司购得的DRH-4T型卷绕机上卷绕这六(6)束丝束。将每束丝束卷绕成直接拉拔卷装。以卷绕速度4000米/分钟运行该卷绕机。
然后，可在烘箱干燥器中于介于240和300°F之间的温度干燥这些直接拉拔卷装10小时。
接着将这些直接拉拔卷装用于制造一条集装直接拉拔粗纱。将28个直接拉拔卷装装载到条筒架上，以便供应给粗纱卷绕机。把这些直接拉拔卷装供应给868型粗纱卷绕机，该机器可从FTS/Leesona ofBurlington，NC购得。该粗纱卷绕机以1100英尺/分种的速度卷绕这些直接拉拔卷装，形成一种集装的直接拉拔粗纱。在卷绕这个集装的直接拉拔粗纱卷装之前，以2毫升/分钟的速度向来自直接拉拔卷成卷装的这些丝束施加可从Cognis购得的EM-6661-A抗静电剂。
然后将该集装直接拉拔粗纱的符合度与常规集装粗纱的符合度进行比较。本比较中所用常规集装粗纱，其形成所用的卷装未使用直接拉拔卷绕机卷绕。相反地，用常规卷成卷绕机以4230米/分钟的卷绕速度卷绕了该卷成卷装。每个卷成卷装分割成两路(即，两束丝束缠绕在各自卷成卷装上)，每束丝束具有200根丝，这些丝的标称直径为10.8微米(″H″丝)。卷绕前，用一台粘结剂敷料器将这些玻璃纤维丝至少部分地涂覆一种粘结剂。该粘结剂常常用于涂覆玻璃纤维丝，其按照表1所述配方制备。该玻璃纤维的名义烧失量是一(1.0)重量百分数。将28个卷成卷装供应给一台Leesona 868型粗纱卷绕机。该粗纱卷绕机用1100英尺/分钟的速度卷绕这些卷成卷装，以便形成常规的集装粗纱。在卷绕这个集装的直接拉拔粗纱卷装之前，以2毫升/分钟的速度向来自直接拉拔卷成卷装的这些丝束施加可从Cognis购得的EM-6661-A抗静电剂。
如下测量符合度。首先，短切该集装的直接拉拔粗纱，将其与一种树脂混合，并喷射到一个″阶梯式模具″上。这种″阶梯式模具″是一种具有楼梯外观的模具，其有4个梯级，每个梯级为10英寸宽和10英寸高。将该集装的直接拉拔粗纱和树脂供应给一个Magnum雾化喷射装置。本实施例中使用的这些树脂是Polylite 33087-00聚酯树脂，其可从Reichhold，Inc购买到。玻璃对树脂的比率是30重量％。在将切短的粗纱/树脂混合物喷射(喷雾)到该阶梯式模具上以后，一位操作员使用一根钢辊，碾压喷射的粗纱/树脂混合物。该辊与用于淋浴器/浴盆和舟船工业中的辊类似。因为过度碾压会影响符合度和回跳，所以在试验工序中定下碾压量的限制。将这种碾压限制于平行于该梯级通过三次和垂直于该梯级通过三次。在粗纱/树脂混合物碾压后，沿着一个梯级的长度方向标记一个12英寸的长度。计数不能符合该梯级外棱角的切短丝束的数量。不能符合的切短丝束的总数除以所需的直线距离(12英寸)，获得符合度，其被测量为每英寸上的发生数。在标记的距离，12″中，增加违规股线的数量，我们获得(发生数/英寸)，其计算是由(违规中的股线总数/距离(我们的情况是12英寸)。
用同样的方法测量常规粗纱产品的符合度，该方法是将常规粗纱产品供应给一台粗纱喷射装置。
符合度的结果如下

如上表所提出的，本发明的集装的直接拉拔粗纱表现了超过常规集装粗纱的符合度。对每个样品而言，直接拉拔集装粗纱的符合度是1.5次发生或更少/英寸。
实施例2在实施例2中，如以上实施例1中所述，将具有单束丝束的一个直接拉拔卷装缠绕在一台直接拉拔卷绕机。同样地，也像实施例1中所述那样，将一种卷成卷装卷绕在一台常规拉丝成形卷绕机上。如上所述，该卷成卷装的每一个包含二束丝束。对于本实施例，仅测试来自该卷成卷装的一束丝束。然后，比较来自此直接拉拔卷装的这一束丝束的纵横比与卷成卷装中两束丝束之一的纵横比。
如下测量这两种产品的纵横比。经过两个垂直的传感器供应每束丝束。所用的这些传感器型号是LS-7030M，可从New Jersey(新泽西州)的Keyence Corporation of Woodcliff Lake购买。垂直排列这些传感器，使得它们在丝束横截面通过这些传感器之间时，测量丝束横截面的垂直尺寸。
测量两个横截面尺寸(称为X和Y)。在丝束经过传感器之间供入时，通过这些传感器测量这些垂直尺寸。由于技术限制，要在这些丝束通过传感器之间时控制它们的取向是不可能的，因此这些传感器不能总是测量横截面的最宽或最窄尺寸。这样，发展出一个基于每对数据计算表观股线宽度(strand width)的公式。所述表观股线宽度，Z，用下式计算Z=X2+Y2]]>
对于来自直接拉拔卷装的丝束和来自常规卷成卷装的丝束，测试条件均相同，所以下述试验分别在两种丝束上进行。一束丝束在传感器之间以8英尺/分钟的速度通过。供应该丝束300秒，这期间记录1000对数据(X，Y)。用上述公式为每对数据计算表观股线宽度，Z。把两个数据点中较小的点(min(X，Y))用作横截面高度，使得采用下式为每一数据对(X，Y)计算的样品纵横比纵横比＝Z/Min(X，Y)这样，对于本试验测试，直接拉拔丝束和来自常规卷成卷装的丝束均测试了1000个样品的纵横比。这一千个样品纵横比中最小的被选为该丝束的有效纵横比，因为这个最小的样品纵横比应当对应于该丝束最宽和最窄尺寸与传感器测量的X和Y尺寸排成一(行)列的情形。
测量来自常规卷成卷装的丝束的有效纵横比2次，且发现该有效纵横比在5.0到5.9的范围内。
测量来自直接拉拔卷装的丝束的有效纵横比3次，且发现该有效纵横比在5.9-7.1的范围内。
实施例2表明，来自直接拉拔卷装的丝束比在常规拉丝成形卷绕机上卷绕的丝束更扁平，其如上述，单用于粗纱时，这种丝束可具有所需效果。
能在将要使用时集装的本发明粗纱，可由其呈现的可取特征非限制性地包括消除了对一种集装粗纱加工的需要，这种加工用于生产供喷射粗纱和其它应用所用的粗纱；降低了生产粗纱产品的制造费用；在生产粗纱产品时干预更少；生产劈裂效率基本上完美的粗纱产品；生产悬线最少或能在随后加工中产生问题的脱落最少的粗纱产品；生产烧失量更低的粗纱产品的可能性；生产树脂渗透性得到改进的粗纱产品；减少在粗纱产品使用期间寻找丝束所花费的时间量；减少使用这些粗纱过程中的薄壁管浪费量；生产在与树脂混合并喷射到一模具上后更容易被碾平的粗纱产品；生产在与树脂混合并喷射到一模具上后回跳更小的粗纱产品；以及生产在与树脂混合并喷射到一模具上后符合度改进了的粗纱产品。
本发明集装粗纱产品所能呈现的可取特征非限制性地包括降低了生产粗纱产品的制造费用；在生产粗纱产品时干预更少；生产劈裂效率基本上完美的粗纱产品；生产悬线最少或能在随后加工中产生问题的脱落最少的粗纱产品；生产烧失量更低的粗纱产品的可能性；生产树脂渗透性得到改进的粗纱产品；减少在把卷装集装成集装粗纱产品期间寻找丝束所花费的时间量；减少使用这些粗纱过程中的薄壁管浪费量；生产在与树脂混合并喷射到一模具上后更容易被碾平的粗纱产品；生产在与树脂混合并喷射到一模具上后回跳更小的粗纱产品；以及生产在与树脂混合并喷射到一模具上后符合度改进了的粗纱产品。
在实现本发明的各种目的时，已经描述了本发明的各个实施方案。应当承认，这些实施方案仅仅是举例说明本发明的原理。对本领域的技术人员而言，无需背离本发明的构思和范围，就可以显而易见地对其作出各种修改和改写。
权利要求
1.一种玻璃纤维喷射粗纱，其包括来自多个直接拉拔卷装的10-200束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束，其中每束丝束包括至多800根丝，且其中每束丝束的有效纵横比大于5.9。
2.权利要求1的喷射粗纱，其中每束丝束包括至多600根丝。
3.权利要求2的喷射粗纱，其中每根丝的直径为至多16微米。
4.权利要求1的喷射粗纱，其中每束丝束包括至多500根丝。
5.权利要求4的喷射粗纱，其中每根丝的直径为至多13微米。
6.权利要求1的喷射粗纱，其中该喷射粗纱含有至多50束玻璃纤维丝束，且其中该喷射粗纱的产量至多300码/磅。
7.权利要求1的喷射粗纱，其中该喷射粗纱含有至多40束玻璃纤维丝束，且其中该喷射粗纱的产量为至多250码/磅。
8.权利要求1的喷射粗纱，其中每根丝的直径介于9和13微米之间，其中每束丝束含有300-500根丝，其中该喷射粗纱包括20-50束玻璃纤维丝束，而且其中该喷射粗纱的产量介于100和300码/磅之间。
9.权利要求1的喷射粗纱，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
10.权利要求1的喷射粗纱，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
11.权利要求1的喷射粗纱，其中每束丝束的有效纵横比介于5.9和10之间。
12.权利要求1的喷射粗纱，其中每束丝束具有一种非圆形的横截面。
13.权利要求1的喷射粗纱，其中在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，该喷射粗纱的符合度小于1.5。
14.权利要求13的喷射粗纱，其中在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，该喷射粗纱的符合度介于0.3和1.5之间。
15.权利要求1的喷射粗纱，其中将多个直接拉拔卷装卷绕在一直接拉拔卷绕机上。
16.权利要求1的喷射粗纱，其中每个直接拉拔卷装包括一个有两个基本上平表面的圆柱形卷装。
17.权利要求1的喷射粗纱，其中这些丝束是松散分组的。
18.权利要求1的喷射粗纱，其中该喷射粗纱是一种集装粗纱。
19.一种玻璃纤维集装粗纱，包括一卷绕的卷装，其包括来自多个直接拉拔卷装的10-200束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束，其中每束丝束包括至多800根丝，且其中每束丝束的有效纵横比大于5.9。
20.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每束丝束包括至多600根丝。
21.权利要求20的玻璃纤维集装粗纱，其中每根丝的直径为至多16微米。
22.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每束丝束包括至多500根丝。
23.权利要求22的玻璃纤维集装粗纱，其中每根丝的直径为至多13微米。
24.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中该玻璃纤维集装粗纱含有至多50束玻璃纤维丝束，且其中该玻璃纤维集装粗纱的产量为至多300码/磅。
25.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中该玻璃纤维集装粗纱含有介于至多40束的玻璃纤维丝束，且其中该玻璃纤维集装粗纱的产量为至多250码/磅。
26.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每根丝的直径介于9和13微米之间，其中每束丝束含有300-500根丝，其中该玻璃纤维集装粗纱包括20-50束玻璃纤维丝束，而且其中该喷射粗纱的产量介于100和300码/磅之间。
27.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该玻璃纤维集装粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
28.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该玻璃纤维集装粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
29.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每束丝束的有效纵横比介于5.9和10之间。
30.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每束丝束具有一种非圆形的横截面。
31.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，该玻璃纤维集装粗纱的符合度小于1.5。
32.权利要求31的玻璃纤维集装粗纱，其中在短切和从一粗纱喷射装置喷射出并与一种树脂混合后，该玻璃纤维集装粗纱的符合度介于0.3和1.5之间。
33.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中将多个直接拉拔卷装卷绕在一直接拉拔卷绕机上。
34.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中每个直接拉拔卷装包括一个有两个基本上平表面的圆柱形卷装。
35.权利要求19的玻璃纤维集装粗纱，其中该玻璃纤维集装粗纱是一种喷射粗纱。
36.一种形成玻璃纤维喷射粗纱的方法，该方法包括提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心和单束的玻璃纤维丝束，其中使用至少一台直接拉拔卷绕机将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装，其中每台直接拉拔卷绕机上能卷绕至少四个直接拉拔卷装，而且其中每束丝束的有效纵横比大于5.9；从每个直接拉拔卷装经过该直接拉拔卷装的中心喂给丝束；和结合这些丝束以便形成喷射粗纱。
37.权利要求36的方法，其中的提供多个直接拉拔卷装包括提供至多50个直接拉拔卷装，并且其中该喷射粗纱的产量为至多300码/磅。
38.权利要求36的方法，其中的提供多个直接拉拔卷装包括提供至多40个直接拉拔卷装，并且其中该喷射粗纱的产量为至多250码/磅。
39.权利要求36的方法，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该喷射粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
40.权利要求36的方法，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该喷射粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
41.权利要求36的方法，其中每束丝束的有效纵横比介于5.9和10之间。
42.一种形成玻璃纤维集装粗纱的方法，该方法包括提供多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有一个中空中心和单束的玻璃纤维丝束，其中使用至少一台直接拉拔卷绕机将每束丝束卷绕成一个直接拉拔卷装，其中每台直接拉拔卷绕机上能卷绕至少四个直接拉拔卷装，而且其中每束丝束的有效纵横比大于5.9；并且从多个直接拉拔卷装卷绕这些丝束以便形成一玻璃纤维集装粗纱。
43.权利要求42的方法，其中的提供多个直接拉拔卷装包括提供至多50个直接拉拔卷装，并且其中该集装粗纱的产量为至多300码/磅。
44权利要求42的方法，其中的提供多个直接拉拔卷装，包括提供至多40个直接拉拔卷装，并且其中该集装粗纱的产量为至多250码/磅。
45.权利要求42的方法，其中该集装粗纱是带有二个基本上平直表面的圆柱体，并且其中这些基本上平直表面的每一个基本上没有悬线。
46.权利要求42的方法，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该集装粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
47.权利要求46的方法，其中在短切并从一粗纱喷射装置喷射出后，该集装粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
48.一种用于形成玻璃纤维集装粗纱的系统，包括一定供应量的熔融态玻璃；至少一个拉丝坩埚；至少一台粘结剂敷料器；至少一台能够同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装的直接拉拔卷绕机；和一台粗纱卷绕机；其中将熔融态玻璃提供给该至少一个拉丝坩埚，其中该至少一个拉丝坩埚形成玻璃纤维丝，其中这些玻璃纤维丝至少部分涂覆了一种粘结剂，其中这些玻璃纤维丝被收集成至少四束丝束，其中该至少四束丝束在该至少一台直接拉拔卷绕机上被卷绕成至少四个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，并且其中该至少四个卷装在该粗纱卷绕机上集装形成一集装粗纱。
49.权利要求48的系统，其中该至少一个拉丝坩埚能生产至少四束丝束，每束丝束具有至多600根丝。
50.权利要求49的系统，其中每根丝的直径为至多16微米。
51.权利要求48的系统，其中该至少一个拉丝坩埚能生产至少六束丝束，每束丝束具有至多500根丝。
52.权利要求51的系统，其中每根丝的直径为至多13微米。
53.一种用于形成复合制品的方法，该方法包括结合来自多个直接拉拔卷装的多束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成一条粗纱；把这一粗纱供应给一粗纱喷射装置；短切该粗纱；将此切短粗纱与一种树脂至少部分地混合；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂；其中使用直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，其中该直接拉拔卷绕机能同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装，而且其中恰在把粗纱供应到该短切喷射装置之前，来自每个直接拉拔卷装的这些丝束结合形成该粗纱。
54.权利要求53的方法，其中在短切并从该粗纱喷射装置喷射出后，该粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
55.权利要求54的方法，其中在短切并从该粗纱喷射装置喷射出后，该粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
56.权利要求53的方法，其中在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，该粗纱表现出小于1.5的符合度。
57.权利要求56的方法，其中在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，该粗纱表现出0.3-1.5的符合度。
58.一种形成复合制品的方法，该方法包括卷绕来自多个直接拉拔卷装的多束玻璃纤维丝束，每个直接拉拔卷装具有单束丝束，以便形成集装粗纱；把这一集装粗纱供应给一台粗纱喷射装置；短切该集装粗纱；将此切短粗纱与一种树脂至少部分地混合；把该混合的粗纱和树脂喷射到一个模具上；并碾压该模具上的混合的粗纱和树脂；其中使用直接拉拔卷绕机卷绕这些直接拉拔卷装，而且其中该直接拉拔卷绕机能同时卷绕四个或更多个直接拉拔卷装。
59.权利要求58的方法，其中在短切并从该粗纱喷射装置喷射出后，该集装粗纱呈现大于90％的劈裂效率。
60.权利要求59的方法，其中在短切并从该粗纱喷射装置喷射出后，该集装粗纱呈现大于95％的劈裂效率。
61.权利要求58的方法，其中在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，该集装粗纱表现出小于1.5的符合度。
62.权利要求61的方法，其中在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂后，该集装粗纱表现出0.3-1.5的符合度。
63.权利要求58的方法，其中该集装粗纱是带有二个基本上平直表面的圆柱体，并且其中这些基本上平直表面的每一个基本上没有悬线。
64.一种用于形成复合制品的系统，该系统包括多个直接拉拔卷装，每个直接拉拔卷装具有单束玻璃纤维丝束；一个树脂源；一台粗纱喷射装置和一个模具；其中将来自这些直接拉拔卷装的这些丝束供应给该粗纱喷射装置，其中在恰在要把这些丝束供应到该粗纱喷射装置之前将这些丝束结合形成一条粗纱；短切该粗纱并且该粗纱至少部分地与该树脂混合，将混合的粗纱和树脂喷射到该模具上，并在该模具上碾压该混合的粗纱和树脂。
全文摘要
一种玻璃纤维无捻粗纱，其含有从多个直接拉拔卷装得到的多束丝束，每个直接拉拔卷装具有单独一束丝束。出自多个直接拉拔卷装的丝束可在就要使用时结合形成粗纱，例如在刚要于短切喷射装置中短切该粗纱之前形成粗纱。集装粗纱也可以通过卷绕来自多个直接拉拔卷装的多束玻璃纤维丝束，使其成为集装粗纱卷装而形成，每个直接拉拔卷装具有单束丝束。
文档编号D02G3/18GK1643198SQ03806426
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月11日 优先权日2002年2月11日
发明者汤池, 保罗·A·韦斯特布鲁克, 顾朴, 詹姆斯·C·彼得斯, 约翰·L·萨拉特, 克里斯托弗·G·克罗斯 申请人:Ppg工业俄亥俄公司