Изготовление матов из непрерывной волоконной пряди

007827 Изобретение относится к изготовлению матов, сформированных из непрерывных прядей, в частности из стеклопряжи; и к изготовлению композиционных материалов, сделанных из таких матов. Изделия, известные как маты, являются, по существу, изделиями, используемыми для упрочнения композиционных материалов, и они обычно представляют собой стеклопряжу, сформированную из нитей. Как правило, различают два типа матов: маты из рубленого волокна и маты из непрерывной пряди. Маты из непрерывной стеклопряжи обычно используют для изготовления композитной продукции формованием (в замкнутой пресс-форме), в частности прямым прессованием или литьем под давлением. Их обычно получают путем непрерывного распределения и наложения слоев непрерывных прядей на конвейере; при этом каждый слой получают из фильеры, вытягивая стеклянные потоки для формирования непрерывных нитей, и затем собирая нити в пряди и направляя эти пряди на конвейер (который движется возвратно-поступательно, чтобы пряди покрывали всю, или часть ширины конвейера), который движется поперек направления, в котором разбрасываются пряди; причем сцепление прядей в мате обычно осуществляют связующим, которое располагают на прядях и затем обрабатывают в печи. Совокупность отдельных волокон называется прядью. Прядь обычно содержит от 5 до 500 волокон. Совокупность прядей называется ровницей. Ровница обычно содержит 2-50 прядей. Желательно обеспечить производство матов из непрерывной стеклопряжи со свойствами, изменяющимися в большей или меньшей степени, в зависимости от предполагаемого применения. Если эти маты предназначаются для изготовления композиционных материалов процессом получения одноосноориентированного волокнистого пластика для электротехники или для изоляции, то желательно использовать плоские маты, состоящие из прочно связанных друг с другом прядей и имеющие между прядями только очень небольшие пустоты. И если эти маты предназначаются для изготовления композиционных материалов литьем под давлением, то желательно использовать маты, достаточно аэрированные и, в частности, имеющие или сохраняющие достаточный объем для данного веса пряди. Более точно, изобретение относится к установке для изготовления упомянутых изделий: как плоских матов, так и аэрированных (или объемных) матов. Патент US 4368232 описывает мат, сформированный из двух слоев непрерывной пряжи, один из которых выходит из фильеры, и другой - с бобины или с паковки ровницы. Здесь нужно отметить, что термин паковка ровницы обозначает паковку, сформированную из ровницы, образованной намоткой основных прядей вокруг оси паковки, причем на упомянутые пряди наносят покрытие с большей или меньшей степенью его величины сообразно их калибру. Согласно одному из признаков этого патента пряди, выходящие из паковки ровницы, раскрывают при помощи неподвижного сопла, в которое подается сжатый воздух. Сопло имеет более крупный проем наверху (куда поступают пряди) по сравнению с проемом внизу (откуда выходят пряди). Патент US 3265482 описывает машину для помещения непрерывной стеклопряжи на ленту конвейера. Более точно, эта машина обеспечивает размещение пряди по всей ширине ленты конвейера, проходящей под машиной. Пряди поступают непосредственно из фильер, и поэтому на ленте конвейера можно размещать большие количества пряди. Эта машина формирует упоминаемые выше маты. Усовершенствования в производственном способе этого типа предложены, например, согласно публикации WO 98/10131 международной заявки, которая раскрывает изготовление анизотропного мата,т.е. мата, в котором пряди большей частью имеют предпочтительную ориентацию. Это улучшает некоторые механические свойства. Возвратно-поступательное движение пряди поперечно ленте конвейера обеспечивает возможность распределения прядей в предпочтительной ориентации. Патент US 4158557 раскрывает машину для изготовления матов из прядей, поступающих по меньшей мере из одной фильеры или из паковок ровницы. Устройство разбрасывания прядей на ленту конвейера сканирует ленту транспортера в поперечном направлении. Отличительный признак этой установки заключается в изменяемой скорости, с которой пряди разбрасываются на ленте транспортера. Патенты US 4345927 и 5051122 раскрывают этот же тип машины с усовершенствованиями самого разбрасывающего пряди элемента. В частности, решение согласно патенту US 4345927 заключается в том, что пряди разбрасывают на рикошетной пластине, названной таким термином в связи с выполняемой ею функцией. Прядь предпочтительно поступает из фильеры и уносится совокупностью колес, и потом ускоряется устройством типа сопла. При этом также сопло и пластина двигаются в поперечном направлении для распределения пряди по ленте транспортера. Это движение не гарантирует единообразного распределения прядей по ленте транспортера, и на края попадает меньше пряди, чем на центральную часть ленты транспортера. Согласно патенту US 4948408 пряди выходят непосредственно из фильеры и затем проходят вокруг подающего ролика, который придает пряди возвратно-поступательное движение поперек ленты транспортера. Отклоняющая пластина установлена после ролика подачи пряди - над лентой транспортера. Исходящая от этого ролика прядь потом ударяется об эту пластину, поверхность которой предпочтительно имеет желоба, проходящие по ширине пучка основных нитей (формирующих прядь), падающего на ленту транспортера. Публикация WO 02084005 международной заявки раскрывает устройство для изготовления мата из-1 007827 непрерывных прядей из паковок ровницы прядей. Пряди тянут для размотки паковок. Но опыт показывает, что размотка паковок ровницы вытягиванием нередко приводит к обрыву прядей. Настоящее изобретение устраняет упоминаемые выше проблемы и обеспечивает возможность изготовления матов из непрерывных прядей с высокой производительностью, с редкими обрывами ровницы или совсем без обрыва. Согласно изобретению ровницу подвергают лишь слабому натяжению, в результате чего ограничивается риск обрыва ровницы. Это изобретение предусматривает использование паковок ровницы. Поэтому это изобретение можно осуществлять и не на месте изготовления паковок. Использование паковки ровницы также дает возможность обеспечения установки изготовления более компактного мата, чем в способе изготовления, согласно которому пряди используются непосредственно под фильерой. Изобретение относится к матам, формируемым из непрерывных прядей, поступающих из паковок ровницы. Изобретение облегчает осуществление более коротких циклов изготовления матов, например изготовления матов из дорогих и/или специальных прядей. Это возможно, например, за счет комбинирования установки с одной или несколькими паковками ровницы, чтобы изготовить маты в ограниченном количестве, с упоминаемыми ниже, имеющими преимущества характеристиками, и затем перейти на другое производство с использованием других паковок ровницы, т.е. других основных прядей. Такую гибкость невозможно обеспечить при непрерывном производстве матов под фильерой. В случае поступления ровниц не из фильер, а из паковок, ровницы высушивают перед их намоткой,и основные пряди, образующие ровницы, частично слипаются внутри паковки. Поэтому во время отматывания паковок основные пряди калибруются в большей или меньшей степени, и поэтому в этом отношении существует трудность. Задача по сути заключается в обеспечении разбрасывания основных прядей на ленте транспортера по возможности максимально единообразно. Главная трудность этого типа производства заключается в разделении основных прядей, образующих ровницу, намотанную вокруг паковки. Эту проблему отчасти решают технические решения, предусматривающие использование рикошетного сопла. Но паковка ровницы обычно отматывается изнутри, что в принципе является простейшим способом. Но при выполнении этого способа возникает скручивание в ровнице при выходе ее из паковки. Из-за этого ухудшается качество изготавливаемого мата, даже если для лучшего расстилания используется сопло. Согласно изобретению паковка разматывается снаружи. При этом исключается скручивание ровницы, и поэтому основные пряди в меньшей степени соединяются при выходе из паковки. Помимо этого,целесообразная последующая обработка дает полное разделение основных прядей, разбрасываемых таким образом на ленте транспортера. При этом обработка поступающих из паковок ровниц обычно останавливает процесс немедленно после разматывания одной паковки. Поэтому для замены пустой паковки требуется вмешательство оператора; на это уходит время и вследствие этого снижается темп производства. Поэтому необходимо автоматизировать смену паковки; и настоящее изобретение дает решение этой проблемы в упоминаемом контексте, т.е. при этом обеспечивая оптимальное разделение основных прядей. Изобретение относится к способу приготовления мата из непрерывной пряди; причем пряди, поступающие по меньшей мере из одной ровницы, разбрасывают на ленте транспортера, и согласно этому способу: по меньшей мере одну паковку ровницы, установленную на шпинделе, разматывают снаружи, и скорость упомянутого разматывания задается электродвигателем, воздействующим непосредственно на паковку ровницы, и поэтому линейная скорость разматываемой ровницы неизменная; затем ровницу пропускают через сопло, пропуская ее через вход и потом через выход сопла; в упомянутое сопло также в поперечном направлении вводят по меньшей мере одну текучую среду, и эту текучую среду, в основном, направляют к выходу сопла, создавая натяжение в направлении к низу ровницы; и эта текучая среда также разделяет ровницу, и затем формирующие ровницу пряди разбрасывают в колебательном движении на упомянутую ленту транспортера. При разматывании паковки снаружи, благодаря чему предотвращается скручивание ровницы, разделение ровницы в сопле выполняется более эффективно. Изобретение также относится к установке изготовления матов из непрерывных прядей, поступающих из паковок ровницы и разбрасываемых на ленте транспортера; упомянутая установка содержит по меньшей мере одну паковку ровницы, устанавливаемую на шпинделе; средство разматывания ровницы, поступающей из паковки; по меньшей мере одно сопло, через которое проходит ровница; при этом ровница проходит через вход и потом через выход сопла; причем в упомянутое сопло в поперечном направлении вводится по меньшей мере одна текучая среда, причем упомянутая текучая среда, в основном, направлена к выходу из сопла и при этом создает натяжение в ровнице в направлении к выходу; и средство разбрасывания формирующих ровницу прядей на упомянутой ленте транспортера. Средством разматывания обычно является электродвигатель, соединенный со шпинделем паковки(в соответствующих случаях - при помощи ремня или др. целесообразных средств привода) и вращающий его вокруг оси.-2 007827 После того, как ровница будет размотана, ее можно пропустить по шкиву, с измерением скорости в любой момент при помощи, например, кодера. Поэтому скорость разматываемой ровницы можно измерять кодером, соединенным со шкивом, который приводится в действие ровницей. При помощи кодера можно изменять автоматическим средством для приведения в действие электродвигателя паковки скорость разматывания, чтобы скорость ровницы была постоянной, независимо от состояния разматывания паковки. В частности, этот способ можно выполнять следующим образом: после горизонтального разматывания ровница проходит по шкиву и затем проходит вниз. Как правило, прядь пропускают через фиксированное кольцо или отверстие, расположенное после поворачивающего вниз шкива; и поэтому ровница всегда правильно расположена по отношению к шкиву - безотносительно положения ровницы на паковке в момент выхода ровницы из паковки. Во всех случаях необходимо, чтобы ровница была направлена вниз перед прохождением через сопло, которое занимает, по существу, вертикальное положение. При этом направлении вниз ровница проходит через вход и затем через выход сопла. Сопло может быть стационарным, и в этом случае ровница затем проходит в средство ее подачи на движущуюся ленту транспортера. Средство подачи имеет колеблющуюся штангу, которая разбрасывает пряди поперечно ленте транспортера. Средство разбрасывания может представлять собой трубку (по которой проходит ровница), колеблющуюся из стороны в сторону,как анкерное колесо часового механизма, чтобы разбрасывать ровницу по всей ширине принимающей ленты транспортера. Сопло предпочтительно установлено на разбрасывающем средстве (колеблющаяся система). В этом случае вход сопла расположен, по существу, на оси колебаний. По меньшей мере одна текучая среда вводится в сопло в поперечном направлении между входом и выходом. Текучая среда выходит из выхода легче, чем из входа, так как сопло обусловливает по отношению к текучей среде меньшую потерю напора на входе, чем на выходе. Эта разница потери напора может создаваться, например, разницей в диаметрах проема. Как правило, текучей средой может быть сжатый воздух. Давление текучей среды может составлять, например, 2-10 бар, и чаще 3-8 бар. Текучая среда, в основном, направляется к выходу, и это означает, что больше половины входящего потока выходит через выход (обычно в направлении вниз). Вводимая в сопло текучая среда выполняет две функции: разделяет ровницу на составляющие ее пряди; создает небольшое направленное вниз натяжение в ровнице, вследствие чего текучая среда легче выходит в направлении вниз, чем вверх. Эту текучую среду можно назвать разделяющей текучей средой. Эта текучая среда обычно является газом под давлением, таким как сжатый воздух. Изготовление матов из непрерывной пряди на высокой скорости и с малым числом обрывов или вовсе без обрыва возможно, потому что ровница подвергается лишь слабому натяжению, придаваемому ее внутри сопла разделяющей текучей средой. Помимо разделяющей текучей среды в сопло можно также подавать воду. Вода, во-первых, утяжеляет ровницу, что сказывается на ее пути во время ее разбрасывания на ленте транспортера (за счет увеличения угла падения разделенной ровницы). Вода также, в качестве текучей среды, может содействовать натяжению ровницы. Вес ровницы - в вертикальном положении - также содействует ее натяжению. Помимо введения разделяющей текучей среды в сопло также можно подавать разбавленный водный раствор или дисперсию, содержащую активное вещество, для пропитки ровницы, чтобы придать мату определенные свойства, как-то образование тонкой поверхностной пленки или повышение совместимости с упрочняемым материалом. Так, в соответствии с изобретением скорость ровницы создается электродвигателем, непосредственно воздействующим на паковку. Действие разделяющей текучей среды внутри сопла и вес ровницы не изменяют скорость ровницы, а только ее натяжение. Как правило, натяжение в ровнице между соплом и паковкой составляет от 50 до 200 г, и в частности 100-160 г. Давление текучей(их) сред(ы), вводимой в сопло для создания этого натяжения, регулируется. Любое нарушение диаметра разматываемой ровницы также обнаруживается, и сразу при таковом обнаружении ровница отрезается. Такими обнаруживаемыми аномалиями могут быть петли или узлы в ровнице. Их можно обнаруживать при помощи светового луча, взаимодействующего с фотоэлементом. Световой луч проходит непосредственно возле ровницы, и поэтому при отсутствии аномалии луч не прерывается. При возникновении узла или петли эта дополнительная толщина нарушит световой луч, в результате чего будет сформирован соответствующий сигнал или команда, например, для включения устройства, которое отрезает прядь. Это устройство, отрезающее прядь, можно поместить над соплом на пути ровницы. Это устройство может включить в любое время оператор, либо оно включается автоматически, например, при обнаружении аномалии. Установка может также содержать средство обнаружения наличия ровницы, и оно находится после паковки и над соплом. Это средство обнаружения может быть световым лучом, взаимодействующим с фотоэлементом. В этом случае луч постоянно находится на ровнице, и поэтому отсутствие пряди обусловит формирование сигнала или команды. Если обрабатывается особо однородная и не поддающаяся легкому разделению ровница, то колеб-3 007827 лющийся элемент можно оснастить рикошетной пластиной, связанной с соплом и расположенной у выхода из сопла. Тогда не полностью разделенная ровница попадает на пластину и полностью разделяется,и при этом основные пряди разбрасываются в хорошем рассеянии и единообразно на идущую внизу ленту транспортера. Согласно одному из осуществлений настоящего изобретения установка содержит по меньшей мере две паковки ровницы, каждая из которых связана с соплом, и упомянутые паковки приводятся в действие последовательно. При этом две группы компонентов действуют попеременно, чтобы последовательно разматывать большое число паковок, попеременно выходящих из этих двух групп. Согласно еще одной особенности настоящего изобретения конец размотки каждой паковки детектируется. При этом детектирование конца паковки или аномалии в одной из установок (отсутствие пряди, наличие узла или петли в ровнице) может инициировать работу второй установки. Основные пряди выполнены из волокнообразуемого стекла, такого как боросиликатное стекло или щелочестойкое стекло, содержащее, как минимум, 5 мол.% ZrO2. В частности, применение щелочестойкого стекла дает мат из непрерывной пряди для эффективного упрочнения цементного теста. Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на чертежи, на которых фиг. 1 - изображение в перспективе установки согласно настоящему изобретению,фиг. 2 - горизонтальная проекция установки согласно изобретению. Паковка 1 ровницы приводится в действие непосредственно электродвигателем 19, например, через посредство зубчатого ремня 20. Паковка 1 разматывает ровницу 2, еще не разделенную. Ровница проходит через кольцо (или отверстие) 3, которое верно позиционирует ровницу напротив шкива 4. Ровница проходит по этому шкиву 4, чтобы пойти вниз. Световой луч проходит поперечно, непосредственно рядом с ровницей, в точке 5, в результате чего можно обнаруживать любое увеличение диаметра ровницы(прерывание светового луча детектируется фотоэлементом, по сигналу которого останавливается разматывание, и приводится в действие средство 7, которое отрезает ровницу). Ровница потом проходит через отверстие 6, проем которого равен проему сопла 8. Поэтому прядь, слишком толстая для прохождения через сопло, будет остановлена отверстием 6. Под отверстием 6 расположено устройство 7, отрезающее прядь. Это устройство можно включать вручную в любое время или автоматическим механизмом после обнаружения слишком крупного диаметра в точке 5. Взаимодействующий с фотоэлементом световой луч обнаруживает присутствие или отсутствие ровницы в точке 9. Ровница затем проходит через сопло 8 через его вход 10 и выходит из его выхода 11. Сопло имеет инжектор 12 воздуха и инжектор 13 воды. Введение воздуха разделяет прядь на ее основные пряжи внутри сопла, и ровница выходит из сопла разделенной на отдельные пряди. Сопло 8 прикреплено, по существу, на своем входе к пластине 14, которая, в свою очередь, соединена с электродвигателем 15. Электродвигатель придает соплу колебательное движение из стороны в сторону, аналогично анкерному колесу часового механизма, в результате чего ровница разбрасывается вниз по ширине проходящего внизу ленты 16 транспортера. Разделенная ровница поступает на упомянутую ленту транспортера в виде мата из непрерывной пряди. Пластина 14 имеет еще одно сопло 17, включающееся, когда первое сопло прекращает подачу (когда паковка становится пустой, или возникает проблема, по причине которой ее необходимо остановить). Нужно отметить, что вся установка (для упрощения чертежа не показана), эквивалентная описываемой выше в отношении сопла 8 (паковка, отверстия, шкивы и пр.), соответствует этому соплу 17. В частности, линейная (постоянная) скорость ровницы 2 составляет порядка 8 м/с и, в зависимости от наружного диаметра паковки 1, угловая скорость ровницы на выходе из паковки 1 находится в пределах 500-2000 об./мин. Когда детектор в точке 9 обнаруживает отсутствие ровницы, это обусловливает остановку различных элементов, подающих ровницу в сопло 8; и одновременно вследствие этого обнаружения в работу вступает другая группа элементов (последовательно установленных), параллельных первой группе, и эти элементы разматывают вторую паковку и подают другую ровницу в другое сопло 17. Это чередование дает значительное повышение производительности, так как позволяет непрерывно выводить прядь на ремень 16. В то время, когда одна паковка разматывается, оператор может работать с недействующей соседней паковкой, поменять ее, чтобы за это время подготовить подачу для второй группы элементов. Размотка паковок одна за другой, с вмешательством оператора между размотками, была бы невозможной. Потому что паковка ровницы с нумерацией волокна 2400 тексов, весом около 24 кг, содержит 10000 м ровницы, разматываемой со скоростью, например, 8 м/с. На такую размотку уходит около 20 мин. С точки зрения производства невозможно каждые 20 мин останавливать изготовление для смены паковки, с простоем между каждой размоткой около нескольких минут, с вмешательством оператора или даже робота. Поэтому необходима последовательная установка различных устройств, чтобы сформировать две группы параллельных устройств, работающих попеременно. Согласно изобретению разбавленный водный раствор или дисперсию, содержащие активное вещество, можно подавать питателем 13. Этот раствор может придавать мату определенные свойства, такие как образование тонкой поверхностной пленки или улучшение совместимости с упрочняемым материалом. Фиг. 2 показывает устройство с двумя упаковками (1, 1') сверху. Ровница проходит через отверстия(3, 3') и потом по шкивам (4, 4'), которые направляют ее вниз. Оператор 18 находится вблизи обеих паковок и может быстро вмешаться, чтобы, во-первых, заменить пустую паковку, и, во-вторых, принять меры в случае появления аномалии. Паковки также можно загружать робототехническими средствами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления мата из непрерывных прядей, причем пряди поступают по меньшей мере от одной ровницы, разбрасываемой на ленту транспортера, причем согласно этому способу по меньшей мере одну паковку ровницы, установленную на шпинделе, разматывают снаружи и скорость упомянутого разматывания задается электродвигателем, воздействующим непосредственно на паковку ровницы, так что линейная скорость разматываемой ровницы является неизменной; затем ровницу пропускают через сопло, через его вход и потом через выход, причем в упомянутое сопло также в поперечном направлении вводят по меньшей мере одну текучую среду и эту текучую среду в основном направляют к выходу сопла, создавая натяжение в направлении к низу ровницы; и эта текучая среда также разделяет ровницу,и затем образующие ровницу пряди разбрасывают в колебательном движении по упомянутой ленте транспортера. 2. Способ по п.1, при котором скорость разматываемой ровницы измеряют кодером, связанным со шкивом, который приводится в действие ровницей. 3. Способ по п.1 или 2, при котором сопло обеспечивает текучую среду с меньшей потерей напора на входе, чем на выходе. 4. Способ по любому из пп.1-3, при котором ровница содержит от 2 до 50 прядей. 5. Способ по любому из пп.1-4, при котором текучая среда имеет давление 2-10 бар. 6. Способ по любому из пп.1-5, при котором в сопло также подают воду, или водный раствор, или дисперсию. 7. Способ по любому из пп.1-6, при котором величина натяжения в ровнице между соплом и паковкой составляет 50-200 г. 8. Установка для изготовления матов, сформированных из непрерывных прядей, поступающих из паковок ровницы и разбрасываемых по ленте транспортера, содержащая по меньшей мере одну паковку ровницы, устанавливаемую на шпинделе; средство разматывания ровницы, поступающей из паковки; по меньшей мере одно сопло, через которое проходит ровница; при этом ровница проходит через вход и потом через выход сопла; причем в упомянутую ровницу в поперечном направлении вводится по меньшей мере одна текучая среда, в основном направленная к выходу из сопла, и при этом создает натяжение в ровнице в направлении к выходу; и средство разбрасывания формирующих ровницу прядей по упомянутой ленте транспортера. 9. Установка по п.8, в которой шкив приводится в действие разматываемой ровницей, а кодер, связанный с упомянутым шкивом, измеряет скорость упомянутой ровницы. 10. Установка по одному из пп.8 или 9, в которой сопло установлено на средстве разбрасывания. 11. Установка по одному из пп.8-10, которая содержит по меньшей мере две паковки ровницы, при этом каждая паковка связана с соплом.