[发明专利]用于增强玻璃纱的接头系统

说明书

本发明涉及玻璃纤维的领域，更具体涉及用作热塑性材料或热固性 材料，优选是热塑性材料基质增强用的玻璃纤维的领域。更具体本发明 涉及增强玻璃纱的应用，比如在连续制造复合材料零件时作为粗纱，即 英语roving的应用。在下面的叙述中，对于纱、roving或粗纱，都没有 区别。

复合材料一般含有被玻璃纤维增强的塑料基质，按照在复合材料中 所研究的机械性能本质的不同，特别是根据玻璃纤维被加入到基质中的 模式不同，已知其可呈现不同的形式。如此可区分出粗纱，也称为直纱， 即由一组未加捻的平行的单丝的组合体构成。通过机械牵拉得到的玻璃 单丝是没有加捻的，而是平行连续形成或多或少宽而扁平的带状。在其 制造的过程中，基础纱要涂上油剂，油剂的主要作用是加强丝对磨耗的 保护，保持单丝之间的结合，保证在浸渍后期基质和增强材料之间的相 容性和良好的结合。

在制造之后，粗纱一般具有线团的形状，可带有管轴或者没有管 轴。在本发明的框架内，粗纱是从内部抽出还是外部抽出可以是不加区 别的。比如，其可呈内抽出的线团形式或当进行外抽出的形式，则呈线 圈的形式，而线圈状更经常是有管轴的。按照指定的方法，粗纱可被分 成两大类，即：用于切碎的纱和用于卷绕的纱，前者即用于在以后的操 作过程中，比如在制造预成形件、预浸毡、连续模塑等用喷射的方法被 切断，而后者在卷绕之后，不加切断直接用于后面的制造复合材料制品 (比如在挤压拉伸法中)或将纱的下游加工(比如用编织的方法，制造 织物比如针织、编织或用切断纱或连续纱制造毡)。在后一种应用中， 特别可以举出所谓“热熔”的方法，在该方法中，研究了比如为了得到 长纤维颗粒而按照热塑性挤压拉伸类的方法，或者经常被称为D-LFT法 的所谓直长纤维法，该方法无须使用半成品。此D-LFT直接法能够通过 注塑或压塑而得到具有长纤维的复合材料。按照这些方法，直接将连续 纱加入到能够将其切断并用热塑性材料浸渍的挤塑机中。然后D-LFT方 法包括将此得到的混合物进行注塑或压塑的步骤，导致直接得到复合材 料零件。为了对此方法及其使用进行更详细的叙述，在参考资料《工程 师技术，被处理的材料和复合材料，A3720》或《复合材料技术，M.Reyne 编，Hermes，1998》中进行了报道。

不受其限制，本发明特别可用于后面这些方法中。特别是将在说明 书后面进行说明的，当使用这些方法时，本发明具有许多优点。

更具体说，按照本发明的方法，能够在两股玻璃纱之间，比如在两 卷粗纱之间得到连接，如此使从一卷粗纱过渡到另一卷粗纱而不使制造 过程或者其介入的加工过程终止。

为了获得这样的连接，有两种方法是已知的，而且至今一直在使 用。

按照第一种方法，这是当前最常用的一种方法，两卷玻璃纤维(织 物、粗纱)之间的连接是通过气动系统实现的。此系统更广泛地用于纺 织工业中，其名称按照英语称为air splice(空气捻接)，这是在法国由 比如Mesdan公司工业化的一种方法。

应该连接的两卷的纱头(mèches)都由多根单丝组成。在大约10cm 的长度上，将两根纱头彼此相对放置，施加压缩空气使得两根纱头纠缠 在一起，如此就得到一个接头(lien)。

按照第二种方法，在使用上述系统的第一步过程中，保证了此接 头。不同之处在于，然后进行此由纠缠纱头组成的原始接头与另一个材 料，比如一根或多根织物纱，比如聚丙烯或聚酰胺纱的缠绕。进行的缠 绕一方面能够保护该接头特别地不会磨耗，另一方面会实质上增加其拉 伸强度。

在此两种情况下，在通过单丝纠缠使两根纱头连接之后得到的机械 强度，对于耐受在应该在张力下使用的，以及必须连续使一卷玻璃纱连 到另一卷上不能停止的制造复合材料或加工纤维等不同方法中在玻璃 纱上施加的外力还是不够的。

观察到的缺点有三种：

a)对应力的耐受性太小，这就是说对于所研究的应用，拉伸断裂 应力值不足：

将在其间相连的两根玻璃纤维纱头的单丝“简单地”纠缠，所产生 的抗拉强度低于玻璃纤维纱头本身，即不用接头的抗拉强度的40％。一 般说来，已观察到，得到的拉伸强度最经常是纤维拉伸强度的30％。进 行补充缠绕的第二种方法也不能改善抗拉强度足够能用于前面所述方 法的程度。因此，所测量的接头处抗拉强度最好也只能达到初始纱拉伸 强度的45％。