Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der nachfolgend genannten, ebenfalls anhängigen Anmeldung des Anmelders: Provisional US-Patentanmeldung Nr. 60/355,913, eingereicht am 11. Februar 2002 mit dem Titel "Rovings and Method and Apparatus for Producing Rovings from a Direct Draw Package."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Glasfaserrovings und auf Verfahren und Systeme zum Herstellen von Rovings sowie auf Verbunderprodukte aus Direktzugpackungen.

In der Glasfaserindustrie werden Rovingprodukte für eine Mehrzahl von Anwendungen verwendet. Beispielsweise wird ein Glasfaserrovingprodukt oder ein Roving bei einer Roving-Anwendung für Sprühpistolen einer Schneidpistole zugeführt, die das Roving in kurze Glasfasersegmente schneidet. Das geschnittene Roving wird mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht. Wenigstens ein Arbeiter rollt dann den gesprühten Glasfaser-/Harzverbund auf der Form, um diesen zu ebnen, gleichmäßig zu verteilen und ein Befeuchten zu erleichtern. Der Verbundwerkstoff härtet dann und wird normalerweise aus der Form entfernt, wodurch ein Verbundwerkstoff mit einer gewünschten Form erzielt wird.

Rovingpackungen werden normalerweise hergestellt, indem Glasfaserenden von wenigstens zwei Formpackungen gewickelt werden, um ein zusammengesetztes Roving zu erzeugen. Die Enden werden gebildet, wenn Glasfilamente von einer Faserformvorrichtung oder einer Ziehdüse gezogen werden, die mit einer Speisung von geschmolzenem Glas verbunden sind. Die Filamente werden zu einem oder mehreren Enden zusammengefasst und auf eine sich drehende Aufnahme einer Formwickelmaschine gewickelt, um eine Formpackung zu erzeugen. Während des Wickelns dreht sich eine Aufnahme um eine horizontale Längsachse, um die Enden aufzuwickeln, und pendelt, um eine Formpackung aufzubauen. Mehrere Enden (normalerweise zwei oder zwölf) sind zu einer einzelnen Formpackung oder zu einem einzelnen Formkuchen ("forming cake") gewickelt. Formwickelmaschinen umfassen normalerweise eine 30,48 cm (12 Inch) große pendelnde Aufnahme und werden normalerweise bei Wicklungsgeschwindigkeiten von 3.000 Metern pro Minute betrieben. Bei einer Wickelgeschwindigkeit von 3.000 Metern pro Minute und bei einer 30,48 cm (12 Inch) großen Aufnahme wird eine Formwickelmaschine etwa bei 3.100 Umdrehungen pro Minute betrieben. Die Formwickelmaschinen verwenden Spiralarme, um das Aufbauen der Formpackungen zu unterstützen. Die Spiralarme steuern die Anordnung der Enden, um eine Formpackung fortschreitend und gleichmäßig aufzubauen.

Rovingpackungen werden erzeugt, indem mehrere Enden von einer Mehrzahl von Formpackungen (jede Formpackung umfasst zwei bis zwölf Enden) zusammengefasst werden, und die Enden werden unter Verwendung einer Roving-Wickelmaschine um eine Aufnahme gewickelt, die sich um eine horizontale Längsachse dreht. Derart erzeugte Rovings werden als "zusammengesetzte Rovings" bezeichnet. Herkömmliche zusammengesetzte Rovings werden normalerweise durch Wickeln von 30 bis 60 Enden erzeugt. Beispielsweise kann ein herkömmliches zusammengesetztes Roving mit einem gewünschten Ertrag von 400 m/kg (200 Yards pro Pfund) erzeugt werden, indem zwölf Formpackungen auf einer Roving-Wickelmaschine gewickelt werden, wobei jede Formpackung vier Enden aufweist, und wobei jedes Ende 200 Filamente mit Filamentdurchmessern von zehn bis dreizehn Mikrometer umfasst. Die Enden weisen normalerweise einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt auf.

Roving-Anwendungen, wie beispielsweise Roving-Anwendungen für Sprühpistolen, erfordern Glasfaserstränge, die aus mehreren Enden mit hoher Filamentanzahl ausgebildet sind. Derzeitige zusammengesetzte Rovings, die in Roving-Anwendungen verwendet werden, weisen einige Nachteile auf. Ein wesentlicher Nachteil bei derzeitigen Rovings ist die Spalteffizienz. Die "Spalteffizienz" ist ein Maß für die Fähigkeit von Rovings, sich nach dem Schneiden zurück in Enden aufzuteilen, um den Rollprozess zu erleichtern. Der hierin verwendete Begriff "Spalteffizienz" bezieht sich auf die sichtbare Anzahl von Enden nach dem Schneiden des Rovings dividiert durch die Gesamtanzahl von Enden, die tatsächlich zum Ausbilden des Rovings verwendet wurde. Die Spalteffizienz wird häufig prozentual ausgedrückt. Während es wünschenswert wäre, eine Spalteffizienz von 100% zu erzielen, ist eine solche Spalteffizienz unter Verwendung derzeitiger zusammengesetzter Roving-Produkte nicht kommerziell erhältlich.

Weitere Nachteile, die mit derzeitigen zusammengesetzten Roving-Produkten einhergehen, umfassen beispielsweise Schwierigkeiten beim Ausgeben aufgrund von Durchhängen an der Oberfläche des zusammengesetzten Rovings, höhere Lohnkosten aufgrund des Rollens der geschnittenen Rovings und "Rücksprung-" und "Konformitäts"-Probleme nach dem Rollen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glasfaserrovings, auf Glasfaserrovings für Sprühpistolen und auf zusammengesetzte Glasfaserrovings. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren und Systeme zum Herstellen von Glasfaserrovings, auf Verfahren und Systeme zum Herstellen von Glasfaserrovings für Sprühpistolen und auf Verfahren und Systeme zum Herstellen zusammengesetzter Glasfaserrovings. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren und Systeme zum Herstellen von Verbundprodukten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Packungseinheiten.

Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Glasfaserroving für Sprühpistolen mehrere Enden von einer Mehrzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist. Die Direktzugpackung sind unter Verwendung einer Direktzugspule gewickelt, wodurch eine zylindrische Packung mit zwei im Wesentlichen flachen Oberflächen erzeugt wird. Beispiele von Direktzugspulen, die bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind dazu in der Lage, mehrere Enden von einer einzelnen Ziehdüse bei hohen Geschwindigkeiten zu mehreren Direktzugpackungen zu wickeln, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist. Neben anderen Merkmalen erzeugt die Verwendung einer Direktzugspule zum Wickeln eines Endes zu einer Direktzugpackung gemäß einer Ausführungsform ein Ende mit einem flacheren Querschnitt als derjenige von Enden, die auf herkömmlichen Formwickelmaschinen gewickelt werden. Der Querschnitt eines zu einer Direktzugpackung gewickelten Endes kann bezüglich seines effektiven Aspektverhältnisses charakterisiert werden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Rovings für Sprühpistolen ist das effektive Aspektverhältnis jedes Endes größer als 5,9. Gemäß weiterer nicht einschränkender Ausführungsformen kann das effektive Aspektverhältnis jedes Endes zwischen 5,9 und 10 liegen.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zusammengesetzten Glasfaserrovings umfasst eine gewickelte Packung mit zwischen 10 und 200 Glasfaserenden von einer Mehrzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist. Das zusammengesetzte Roving kann mit Hilfe einer Rovingwickelmaschine gewickelt werden.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Verfahrens zur Ausbildung eines Glasfaserrovings für Sprühpistolen umfasst das Bereitstellen einer Mehrzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist; das Zuführen des Endes von jeder Direktzugpackung durch das Zentrum der Direktzugpackung; und das Kombinieren der Enden zum Ausbilden eines Rovings für Sprühpistolen. Jedes Ende kann zu einer Direktzugpackung unter Verwendung wenigstens einer Direktzugspule gewickelt werden, und wenigstens vier Direktzugpackungen können auf jede Direktzugspule gewickelt werden. Das effektive Aspektverhältnis jedes Endes kann bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen größer als 5,9 sein. Gemäß weiterer nicht einschränkender Ausführungsformen kann das effektive Aspektverhältnis jedes Endes zwischen 5,9 und 10 liegen.

Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung eines zusammengesetzten Glasfaserrovings das Bereitstellen einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist; und das Wickeln der Enden aus der Vielzahl von Direktzugpackungen, um ein zusammengesetztes Glasfaserroving auszubilden. Jedes Ende kann unter Verwendung wenigstens einer Direktzugspule zu einer Direktzugpackung aufgewickelt werden, wobei eine einzelne Direktzugspule dazu in der Lage ist, wenigstens vier Direktzugpackungen gleichzeitig zu wickeln. Das effektive Aspektverhältnis jedes Endes kann gemäß nicht einschränkender Ausführungsformen größer als 5,9 sein und ferner zwischen 5,9 und 10 liegen. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das zusammengesetzte Roving zylindrisch und umfasst zwei im Wesentlichen flache Oberflächen, wobei jede der im Wesentlichen flachen Oberflächen im Wesentlichen frei von Durchhängen ist.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Systems zur Ausbildung zusammengesetzter Glasfaserrovings umfasst eine Speisung für geschmolzenes Glas; wenigstens eine Ziehdüse; wenigstens eine Aufbringvorrichtung für Bindemittel; wenigstens eine Direktzugspule, die dazu in der Lage ist, vier oder mehr Direktzugpackungen gleichzeitig aufzuwickeln; und eine Roving-Spule. Das geschmolzene Glas kann der wenigstens einen Ziehdüse zugeführt werden, welche die Glasfaserfilamente ausbildet. Die Glasfaserfilamente sind wenigstens teilweise mit einem Bindemittel beschichtet und können zu wenigstens vier Enden zusammengefasst werden. Die wenigstens vier Enden können zu wenigstens vier Direktzugpackungen auf der zumindest einen Direktzugspule aufgewickelt werden, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist. Die Enden aus den Direktzugpackungen können an der Roving-Spule zusammengesetzt werden, um ein zusammengesetztes Roving zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren und Systeme zur Ausbildung von Verbundprodukten. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung von Verbundprodukten das Kombinieren einer Vielzahl von Glasfaserenden aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist, um ein Roving auszubilden; das Zuführen des Rovings zu einer Roving-Sprühpistole; das Schneiden des Rovings; das zumindest teilweise Mischen des geschnittenen Rovings mit einem Harz; das Sprühen des gemischten Rovings und Harzes auf eine Form; und das Rollen des gemischten Rovings und Harzes auf der Form. Die Direktzugpackungen können unter Verwendung einer Direktzugspule aufgewickelt worden sein, wobei die Direktzugspule in der Lage ist, gleichzeitig vier oder mehr Direktzugpackungen aufzuwickeln. Die Enden aus jeder Direktzugpackung können kombiniert werden, um das Roving gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform unmittelbar vor dem Zuführen des Rovings zu der Schneidpistole zu bilden.

Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung von Verbundprodukten das Aufwickeln einer Vielzahl von Glasfaserenden aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist, um ein zusammengesetztes Roving auszubilden; das Zuführen des zusammengesetzten Rovings zu einer Roving-Sprühpistole; das Schneiden des zusammengesetzten Rovings; das zumindest teilweise Mischen des geschnittenen Rovings mit einem Harz; das Sprühen des gemischten Rovings und Harzes auf einer Form; und das Rollen des gemischten Rovings und Harzes auf der Form.

Systeme zur Ausbildung von Verbundprodukten können gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform eine Vielzahl von Direktzugpackungen umfassen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende; eine Quelle für Harz; eine Roving-Sprühpistole; und eine Form aufweist. Die Enden aus den Direktzugpackungen können der Roving-Pistole zugeführt und kombiniert werden, um ein Roving auszubilden, kurz bevor die Enden der Roving-Sprühpistole zugeführt werden. Die Roving-Sprühpistole schneidet das Roving, und das Roving wird zumindest teilweise mit dem Harz gemischt. Die Mischung aus Roving und Harz kann auf die Form gesprüht und dann gerollt werden, um den Verbundwerkstoff zu formen.

Die nachfolgende Beschreibung ist in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen leichter zu verstehen. In den Zeichnungen ist:

1 eine schematische Ansicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Prozesses der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung von Direktzugpackungen.

2 eine Querschnittansicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Glasfaserendes der vorliegenden Erfindung.

3 eine Ansicht, die eine Ausführungsform eines zusammengesetzten Rovings der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem herkömmlichen zusammengesetzten Roving zeigt.

4 eine perspektivische Ansicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines Rovings durch Stapeln von Direktzupackungen.

5 eine Draufsicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines Rovings durch Stapeln von Direktzugpackungen.

6 eine perspektivische Ansicht einer Packungseinheit;

7 eine Seitenansicht einer Packungseinheit;

8 eine Draufsicht einer Packungseinheit;

9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Packungseinheit;

10 eine Seitenansicht einer weiteren Packungseinheit;

11 eine Endansicht einer weiteren Packungseinheit; und

12 eine Draufsicht einer weiteren Packungseinheit.

Zum Zwecke dieser Beschreibung sollen, wenn es nicht anders angezeigt ist, sämtliche Zahlen, die Mengen von Bestandteilen ausdrücken, Reaktionsbedingungen und dergleichen, die in der Beschreibung verwendet werden, stets derart verstanden werden, als seien sie mit der Bezeichnung "etwa" modifiziert. Somit handelt es sich, außer wenn das Gegenteil angezeigt ist, bei numerischen Parametern, die in der nachfolgenden Beschreibung genannt sind, um Näherungswerte, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden sollen, variieren können. Schließlich sollte jeder numerische Parameter zumindest im Lichte der Anzahl von angegebenen Kommatastellen und durch Anwendung herkömmlicher Rundungstechniken interpretiert werden, ohne dass die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Schutzbereich der Ansprüche beschränkt werden soll.

Obwohl die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Schutzbereich der Erfindung darlegen, Näherungswerte sind, sind die numerischen Werte, die in dem spezifischen Beispiel genannt sind, so genau wie möglich wiedergegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch von Natur aus bestimmte Fehler, die sich zwangsläufig aufgrund der Standardabweichung ergeben, die ihren entsprechenden Testmessungen eigen sind. Ferner sind sämtliche der hierin genannten Bereiche so zu verstehen, dass sie sämtliche der darin zusammengefassten Unterbereiche beinhalten. Beispielsweise soll ein genannter Bereich von "1 bis 10" derart verstanden werden, dass er sämtliche Unterbereiche zwischen (und einschließlich des) dem Minimalwert von 1 und der Maximalwert von 10 umfasst; d.h. alle Unterbereiche, die mit einem Minimalwert von 1 oder mehr beginnen, beispielsweise 1 bis 6,1 und mit einem Maximalwert von 10 oder weniger enden, beispielsweise 5,5-10. Zudem ist eine Bezugnahme mit den Worten "hierin beinhaltet" so zu verstehen, als wäre sie in ihrer Gesamtheit beinhaltet.

Es sollte ferner klar sein, dass die in dieser Beschreibung verwendeten Singularformen "ein", "eine" sowie "der", "die" und "das" auch die Pluralformen beinhalten, außer wenn explizit und eindeutig eine Einschränkung auf einen einzelnen Charakter erfolgt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glasfaserrovings, Glasfaserrovings für Sprühpistolen, zusammengesetzte Glasfaserrovings, Verfahren und Systeme zur Ausbildung von Glasfaserrovings für Spritzpistolen und auf Verfahren und Systeme zur Ausbildung zusammengesetzter Glasfaserrovings. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren und Systeme zur Ausbildung von Verbundprodukten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf Packungseinheiten.

Die hierin verwendete Bezeichnung "Ende" bezieht sich auf eine Vielzahl von einzelnen Filamenten, die wenigstens teilweise mit einem Bindemittel beschichtet und zur anschließenden Verwendung oder Verarbeitung zusammengefasst sind. Die Bezeichnung "Strang", die hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Vielzahl von Enden.

Die vorliegende Erfindung ist allgemein für das Wickeln von Textilenden, Garnen oder dergleichen aus natürlichen, künstlichen oder synthetischen Materialien verwendbar, ebenso wie zur Ausbildung von Rovings aus Textilenden, Garnen oder dergleichen. Nicht einschränkende Beispiele für solche natürliche Fasern umfassen Baumwollfasern; künstliche Fasern umfassen zellulosehaltige Fasern, wie beispielsweise Viskose- und Graphitfasern; und synthetische Fasern umfassen Polyesterfasern, Polyolefinfasern, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen und Polyamidfasern wie beispielsweise Nylon und aromatische Polyamidfasern (beispielsweise Kevlar^TM, das kommerziell von E.I. Dupont de Nempours Co. of Wilmington, Del. erhältlich ist).

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend allgemein in dem Zusammenhang ihrer Verwendung bei der Herstellung, Anordnung und Anwendung von Glasfasern beschrieben. Fachleuten wird jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung bei der Verarbeitung sämtlicher der zuvor genannten Textilmaterialien verwendbar ist.

Fachleuten wird klar sein, dass die vorliegende Erfindung bei der Herstellung, Anordnung und Anwendung einer Vielzahl von Glasfasern angewendet werden kann. Nicht einschränkende Beispiele von Glasfasern, die zur Verwendung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können solche umfassen, die aus zerfaserbaren Glaszusammensetzungen hergestellt sind, wie beispielsweise "E-Glas", "A-Glas", "C-Glas", "S-Glas", "ECR-Glas" (korrosionsbeständiges Glas) und fluor- und/oder borfreie Derivate derselben.

Die Erfindung verwendet vorteilhaft Direktzugspulen beim Wickeln von Faserglas. Beispielsweise verwendet die vorliegende Erfindung vorteilhaft Direktzugspulen, um Glasfaserenden zu Direktzugpackungen zur Verwendung bei Sprühpistolen-Roving-Anwendungen zu wickeln. Beispiele von Direktzugspulen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ermöglichen es, eine Vielzahl von Enden von einer einzelnen Ziehdüse zu mehreren Direktzugpackungen bei hohen Geschwindigkeiten zu wickeln, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist.

Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Direktzugspule Enden von Faserglas bei Geschwindigkeiten bis zu 4.500 Metern pro Minute wickeln. Bei einer Aufnahme mit einem Durchmesser von 230 mm entspricht diese Wickelgeschwindigkeit etwa 6.200 Umdrehungen pro Minute. Mit fortschreitender Wickeltechnologie werden wahrscheinlich höhere Wickelgeschwindigkeiten möglich sein, und es können Direktzugspulen mit höheren Wickelgeschwindigkeiten vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bei Direktzugspulen werden die Enden zu Packungen unter Verwendung einer Querführung (im Gegensatz zu pendelnden Aufnahmen) gewickelt, die das Ende physikalisch bewegen, um die Direktzugpackung aufzubauen. Die Kombination einer Querführung und der Hochwickelgeschwindigkeit erzeugt ein Ende, das nicht-kreisförmig und flacher als Enden ist, die auf einer herkömmlichen Formspule gewickelt werden. Indem jedes Ende zu einer separaten Packung und bei hohen Geschwindigkeiten gewickelt wird, ermöglichen es Direktzugspulen vorteilhaft, dass größere Faserfilamente und größere Bündelgrößen zu Packungen für die Verwendung bei Sprühpistolen-Roving-Anwendungen gewickelt werden, Probleme in Bezug auf Durchhänge zu reduzieren und ein flacheres Ende zur verbesserten stromabwärtigen Bearbeitung zu erzeugen.

Nicht einschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine Direktzugspule verwenden, bei der es sich um eine Hochgeschwindigkeits-, Multipackungs-Direktzugspule handelt. Die Direktzugspule kann bei manchen Ausführungsformen auch eine Nicht-Kontakt-Direktzugspule sein, was beispielsweise bedeutet, dass die Spule keine Kontaktstange verwendet (oder Kontaktstrangführung). Eine Direktzugspule, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann vier bis 12 Enden zu vier bis 12 Direktzugpackungen bei geringen Kosten wickeln, wobei jedes Ende zu separaten Direktzugpackungen gewickelt wird. Direktzugspulen, die mehr Direktzugpackungen wickeln können, können ebenfalls in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann eine Direktzugspule, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, sechs Enden zu sechs Direktzugpackungen bei geringen Kosten wickeln, wobei jedes Ende zu separaten Direktzugpackungen gewickelt wird.

Wie es zuvor beschrieben wurde, wird jedes Glasfaserende auf die Direktzugspulen gewickelt, um eine separate Direktzugpackung für jedes Ende zu erzeugen. Ein Glasfaserende auf einer Direktzugpackung der vorliegenden Erfindung kann bis zu 800 Filamenten pro Ende aufweisen. Die Glasfaserenden weisen gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform flachere, nicht-kreisförmige Querschnitte im Vergleich zu Enden auf, die auf herkömmliche Formspulen gewickelt werden.

Nicht einschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Glasfaserrovings, auf Glasfaserrovings für Sprühpistolen und auf zusammengesetzte Glasfaserrovings. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Glasfaser-Sprühpistolen-Roving eine Vielzahl von Enden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist. Die Direktzugpackungen werden unter Verwendung einer Direktzugspule gewickelt, wodurch eine zylindrische Packung mit zwei im Wesentlichen flachen Oberflächen erzeugt wird. Wenigstens vier Direktzugpackungen können auf eine einzelne Direktzugspule gewickelt werden. Die Verwendung einer Direktzugspule zum Aufwickeln eines Endes erzeugt ein Ende mit einem flacheren Querschnitt als derjenige von Enden, die auf herkömmliche Formspulen aufgewickelt werden. Der Querschnitt eines Endes, das zu einer Direktzugpackung aufgewickelt wurde, kann bezüglich seines effektiven Aspektverhältnisses charakterisiert werden (was nachfolgend noch beschrieben ist). Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Sprühpistolen-Rovings ist das effektive Aspektverhältnis jedes Endes größer als 5,9. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen kann das effektive Aspektverhältnis jedes Endes zwischen 5,9 und 10 liegen.

Die Enden von den Direktzugpackungen sind "lose gruppiert", um das Sprühpistolen-Roving auszubilden. Die Bezeichnung "lose gruppiert" bedeutet dabei, dass die Enden miteinander kombiniert sind, so dass die Enden gleichzeitig verarbeitet oder verwendet werden können (beispielsweise einer Roving-Sprühpistole zugeführt werden können), ohne dass die Enden aneinander kleben.

Jedes Ende kann bis zu 800 Filamente umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann jedes Ende bis zu 600 Filamente umfassen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Ende bis zu 500 Filamente umfassen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen kann jedes Ende mehr als 200 Filamente umfassen. Jedes Ende kann mehr als 300 Filamente bei anderen Ausführungsformen aufweisen. In Bezug auf den Durchmesser können die Filamente Durchmesser bis zu 16 &mgr;m bei einigen nicht einschränkenden Ausführungsformen aufweisen. Die Durchmesser der Filamente können bis zu 13 &mgr;m bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen aufweisen.

Gemäß weiterer nicht einschränkender Ausführungsformen kann der Durchmesser der Filamente zwischen 6 und 16 &mgr;m liegen. Der Durchmesser der Filamente kann bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform zwischen 0 und 13 &mgr;m liegen.

Der Sprühpistolen-Roving umfasst gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform zwischen 10 und 200 Glasfaserenden. Die Anzahl von Enden kann von dem gewünschten Ertrag (normalerweise in Yards pro Pfund bzw. Meter pro Kilogramm ausgedrückt) des Sprühpistolen-Rovings abhängen. Beispielsweise kann der Sprühpistolen-Roving bei einer Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings geringer als 600 Meter pro Kilogramm (300 Yards pro Pfund) ist, bis zu 50 Enden aufweisen. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings zwischen 200 und 600 Meter pro Kilogramm (100 und 300 Yards pro Pfund) liegt, kann der Sprühpistolen-Roving zwischen 20 und 50 Enden aufweisen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform, bei welcher der gewünschte Ertrag des Sprühpistolen-Rovings weniger als 500 Meter pro Kilogramm (250 Yards pro Pfund) liegt, kann der Sprühpistolen-Roving bis zu 40 Enden aufweisen. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform, bei welcher der gewünschte Ertrag des Sprühpistolen-Rovings zwischen 300 und 500 Meter pro Kilogramm (150 und 250 Yards pro Pfund) liegt, kann der Sprühpistolen-Roving zwischen 24 und 40 Enden aufweisen.

Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Sprühpistolen-Roving mit einem gewünschten Ertrag von zwischen 200 und 600 Meter pro Kilogramm (100 und 300 Yards pro Pfund) zwischen 20 und 50 Enden, wobei jedes Ende zwischen 300 und 500 Filamente und jedes Filament einen Durchmesser zwischen 9 und 13 &mgr;m aufweist.

Sprühpistolen-Rovings der vorliegenden Erfindung zeigen verbesserte Spalteffizienzen gegenüber herkömmlichen Sprühpistolen-Rovingprodukten. Nicht einschränkende Ausführungsformen der Sprühpistolen-Rovings können Spalteffizienzen von mehr als 90% aufweisen, nachdem sie geschnitten und aus einer Roving-Sprühpistole versprüht wurden, bevorzugt von mehr als 95%. Sprühpistolen-Rovings gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen auch wünschenswerte Konformitäten, nachdem sie geschnitten und aus einer Roving-Sprühpistole versprüht und mit einem Harz gemischt wurden. Nicht einschränkende Ausführungsformen von Sprühpistolen-Rovings zeigen Konformitäten von weniger als 1,5.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf zusammengesetzte Glasfaserrovings. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein zusammengesetztes Glasfaserroving eine aufgewickelte Packung mit zwischen 10 und 200 Glasfaserenden aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist. Das zusammengesetzte Roving kann unter Verwendung einer Roving-Spule aufgewickelt werden. Zusammengesetzte Glasfaserrovings der vorliegenden Erfindung können ähnliche Eigenschaften und Charakteristika wie Sprühpistolen-Rovings der vorliegenden Erfindung aufweisen. Die Enden von den Direktzugpackungen sind ebenfalls "lose gruppiert", wenn sie zu einem zusammengesetzten Roving aufgewickelt werden.

Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Enden von einer Mehrzahl von Direktzugpackungen kombiniert, um eine Roving-Packung der vorliegenden Erfindung zum Zeitpunkt der Verwendung auszubilden. Jede Direktzugpackung umfasst gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform ein einzelnes Glasfaserende. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen wird jede Direktzugpackung aus dem Innern ausgegeben, was bedeutet, dass das Ende des Endes aus dem Innern der Packung gezogen wird, so dass die Packung aus dem Innern auswärts abgewickelt wird. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel können die Packungen gestapelt und die Enden jeder der Packungen durch das Zentrum der Packungen zugeführt werden. Die Enden von den gestapelten Packungen können kombiniert werden, um ein Rovingprodukt der vorliegenden Erfindung auszubilden.

Ein nicht einschränkendes Beispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung von Rovingprodukten umfasst das Ausrichten einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist, das Ausgeben oder Abwickeln des Endes von jeder Packung durch das Zentrum der Direktzugpackungen und das Kombinieren der Enden zum Ausbilden eines Rovingproduktes.

Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung eines Glasfaser-Sprühpistolen-Rovings das Bereitstellen einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist; das Zuführen des Endes von jeder Direktzugpackung durch das Zentrum der Direktzugpackung; und das Kombinieren der Enden zum Ausbilden eines Sprühpistolen-Rovings. Bei dieser Ausführungsform wird jedes Ende zu einer Direktzugpackung unter Verwendung wenigstens einer Direktzugspule aufgewickelt, und wenigstens vier Direktzugpackungen können auf jede Direktzugspule gewickelt werden. Das effektive Aspektverhältnis jedes Endes kann bei nicht einschränkenden Ausführungsformen größer als 5,9 sein, und ferner zwischen 5,9 und 10 liegen.

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings weniger als 300 Yards pro Pfund beträgt, können bis zu 50 Direktzugpackungen vorgesehen werden. Bei noch einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings zwischen 200 und 600 Meter pro Kilogramm (100 und 300 Yards pro Pfund) liegt, können zwischen 20 und 50 Direktzugpackungen vorgesehen werden. Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings weniger als 500 Meter pro Kilogramm (250 Yards pro Pfund) beträgt, können bis zu 40 Direktzugpackungen vorgesehen werden. Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des Sprühpistolen-Rovings zwischen 300 und 500 Meter pro Kilogramm (150 und 250 Yards pro Pfund) liegt, können zwischen 24 und 40 Direktzugpackungen vorgesehen werden.

Durch die Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines Sprühpistolen-Rovings kann das Sprühpistolen-Roving eine Spalteffizienz aufweisen, die, nachdem es geschnitten und aus einer Roving-Pistole versprüht worden ist, größer als 90% sein kann, besser noch größer als 95%.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Ausbildung eines zusammengesetzten Glasfaserrovings. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung eines zusammengesetzten Glasfaserrovings das Bereitstellen einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist; und das Aufwickeln der Enden von der Vielzahl von Direktzugpackungen zum Ausbilden eines zusammengesetzten Glasfaserrovings. Jedes Ende wurde zu einer Direktzugpackung unter Verwendung wenigstens einer Direktzugspule gewickelt, wobei eine einzelne Direktzugspule dazu in der Lage ist, wenigstens vier Direktzugpackungen gleichzeitig aufzuwickeln. Das effektive Aspektverhältnis jedes Endes kann bei nicht einschränkenden Ausführungsformen größer als 5,9 sein und ferner zwischen 5,9 und 10 liegen.

Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das zusammengesetzte Roving zylindrisch und umfasst zwei im Wesentlichen flache Oberfläche, und jede der im Wesentlichen flachen Oberflächen ist im wesentlichen Fall von Durchhängen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des zusammengesetzten Rovings bis zu 600 Meter pro Kilogramm (300 Yards pro Pfund) beträgt, können bis zu 50 Direktzugpackungen enthalten sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des zusammengesetzten Rovings zwischen 200 und 600 Meter pro Kilogramm (100 und 300 Yards pro Pfund) beträgt, können zwischen 20 und 50 Direktzugpackungen enthalten sein. Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des zusammengesetzten Rovings bis zu 250 Yards pro Pfund beträgt, können bis zu 40 Direktzugpackungen enthalten sein. Bei einer weiteren Ausführungsform, bei welcher der Ertrag des zusammengesetzten Rovings zwischen 300 und 500 Meter pro Kilogramm (150 und 250 Yards pro Pfund) beträgt, können zwischen 24 und 40 Direktzugpackungen enthalten sein.

Unter Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines zusammengesetzten Rovings zur Verwendung bei Sprühpistolen-Roving-Anwendungen kann das Sprühpistolen-Roving eine Spalteffizienz, nachdem es geschnitten und aus einer Roving-Pistole versprüht wurde, von mehr als 90% aufweisen, vorzugsweise von mehr als 95%.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf Systeme zur Ausbildung zusammengesetzter Glasfaserrovings. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein System zur Ausbildung zusammengesetzter Glasfaserrovings eine Speisung für geschmolzenes Glas; wenigstens eine Zieldüse; wenigstens eine Aufbringvorrichtung für Bindemittel; wenigstens eine Direktzugspule, die dazu in der Lage ist, vier oder mehr Direktzugpackungen gleichzeitig aufzuwickeln; und eine Roving-Spule. Das geschmolzene Glas wird der wenigstens einer Zieldüse zugeführt, welche Glasfaserfilamente bilden. Die Glasfaserfilamente werden zumindest teilweise mit einem Bindemittel beschichtet und zu wenigstens vier Enden zusammengefasst. Die wenigstens vier Enden werden zu wenigstens vier Direktzugpackungen auf der wenigstens einen Direktzugspule aufgewickelt, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist. Die Enden von den Direktzugpackungen können auf der Roving-Spule zusammengesetzt werden, um ein zusammengesetztes Roving auszubilden.

Die wenigstens eine Ziehdüse kann bei manchen Ausführungsformen in der Lage sein, wenigstens vier Enden zu erzeugen, wobei jedes Ende bis zu 600 Filamente aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die wenigstens eine Ziehdüse wenigstens vier Enden erzeugen, wobei jedes Ende bis zu 500 Filamente aufweisen. Die wenigstens eine Ziehdüse kann bei einigen nicht einschränkenden Ausführungsformen wenigstens vier Enden erzeugen, wobei jedes Ende mehr als 200 Filamente aufweist. Die wenigstens eine Ziehdüse kann bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen wenigstens vier Enden erzeugen, wobei jedes Ende mehr als 300 Filamente aufweist. Der Durchmesser jedes Filaments kann bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen bis zu 16 &mgr;m betragen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Durchmesser jedes Filaments bis zu 13 &mgr;m auftragen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen kann jedes Filament einen Durchmesser aufweisen, der größer als 6 &mgr;m ist. Bei einigen nicht einschränkenden Ausführungsformen kann jedes Filament einen Durchmesser von mehr als 0 &mgr;m aufweisen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Ziehdüse dazu in der Lage sein, wenigstens sechs Enden zu erzeugen. Beispielsweise ist die wenigstens eine Ziehdüse bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform dazu in der Lage, wenigstens sechs Enden zu erzeugen, wobei jedes Ende zwischen 300 und 500 Filamenten aufweist. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Durchmesser jedes Filaments zwischen 9 und 13 &mgr;m liegen.

Geschmolzenes Glas kann auf verschiedene Arten und Weisen zugeführt werden, wie beispielsweise mit Hilfe von direkten oder indirekten Schmelzfaserformoperationen, oder mit Hilfe von Murmel-Schmelz („marble-melt")-Faserformoperationen. Bei einer direkten Schmelzfaserformoperation werden Rohmaterialien kombiniert, geschmolzen und in einem Glasschmelzofen homogenisiert. Das geschmolzene Glas bewegt sich von dem Ofen zu einer Vorwärmkammer und in Faserformvorrichtungen oder Ziehdüsen (nachfolgend beschrieben), in denen das geschmolzene Glas zu kontinuierlichen Glasfasern verdünnt wird. Bei einer Murmel-Schmelz-Glasformoperation werden Stücke oder Murmeln aus Glas mit der letztendlich gewünschter Glaszusammensetzung vorgeformt und einer Ziehdüse zugeführt, wo sie geschmolzen und zu kontinuierlichen Glasfasern verdünnt werden. Wenn eine Vorschmelzeinrichtung verwendet wird, werden die Murmeln zuerst der Vorschmelzeinrichtung zugeführt und geschmolzen, woraufhin das geschmolzene Glas in einer Faserformvorrichtung gespeist wird, wo das Glas zur Ausbildung kontinuierlicher Fasern verdünnt wird. Für zusätzliche Informationen in Bezug auf Glaszusammensetzungen und Verfahren zum Ausbilden der Glasfasern siehe K. Loewenstein, "The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres", (3. Aufl., 1993), S. 30-44, 47-103 und 115-165, die durch die Bezugnahme spezifisch hierin aufgenommen sind.

Bei weiteren Ausführungsformen können die Direktzugpackungen nach dem Aufwickeln zumindest teilweise unter Verwendung von Techniken, die Fachleuten bekannt sind, getrocknet werden. Für zusätzliche Informationen in Bezug auf das Trocknen siehe K. Löwenstein, "The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres", (3. Aufl., 1993), S. 219-222, die durch die Bezugnahme spezifisch hierin aufgenommen sind.

Eine Packungseinheit umfasst eine Palette und eine Vielzahl von Direktzugpackungen, die auf der Palette angeordnet sind, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Ende aufweist, wobei die Vielzahl von Direktzugpackungen derart angeordnet ist, dass die Enden von jeder der Vielzahl von Direktzugpackungen von dem Zentrum der Packungen ausgegeben und kombiniert werden kann, um ein Roving auszubilden.

Die Packungseinheit kann doppelt so viele Direktziehprodukte umfassen, wie zum Ausbilden eines Rovings erforderlich sind. Bei dieser Ausführungsform wird ein erster Satz von Direktzugpackungen (d.h. die Hälfte der Packungseinheit) ausgegeben, um ein Roving auszubilden. Der erste Satz von Direktzugpackungen kann mit dem zweiten Satz von Direktzugpackungen verbunden werden, um eine kontinuierliche Rovingzufuhr zu erzeugen. Wenn der erste Satz von Packungen ausgegeben wurde, wird der nächste Satz von Packungen ausgegeben oder abgewickelt, um das Roving zu erzeugen. Ähnlich kann eine Vielzahl von Packungseinheiten verbunden werden, um eine längere Rovingzufuhr zu erzeugen, so dass die Rovingzufuhr nicht unterbrochen wird.

Die Direktzugpackungen können auf der Palette auf verschiedene Arten und Weisen angeordnet werden. Die Direktzugpackungen können vertikal gestapelt werden. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform können die Direktzugpackungen in horizontalen Reihen angeordnet werden. Ein Packungsgerüst kann verwendet werden, um zu verhindern, dass in benachbarten Reihen angeordnete Packungen einander berühren. Die Anordnung der Direktzugpackungen kann in Abhängigkeit von der Anzahl von Direktzugpackungen, die für eine Roving erforderlich ist, von Größenbeschränkungen der Palette, von den Abmessungen der Direktzugpackungen und von anderen Faktoren variieren.

Die folgende Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahren und Systeme zur Ausbildung von Verbundprodukten. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Ausbilden von Verbundprodukten das Kombinieren einer Vielzahl von Glasfaserenden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist, um ein Roving auszubilden; das Zuführen des Rovings zu einer Roving-Sprühpistiole; das Schneiden des Rovings; das zumindest teilweise Mischen des geschnittenen Rovings mit einem Harz; das Sprühen des gemischten Rovings und Harzes auf eine Form; und das Rollen des gemischten Rovings und Harzes auf der Form. Die Direktzugpackungen wurden unter Verwendung einer Direktzugspule aufgewickelt, wobei die Direktzugspule in der Lage ist, gleichzeitig vier oder mehr Drektzugpackungen aufzuwickeln. Die Enden aus jeder Direktzugpackung können kombiniert werden, um das Roving unmittelbar vor dem Zuführen des Rovings zu der Schneidpistole zu bilden. Beispielsweise kann der Bediener einer Schneidpistole die Enden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen der Pistole direkt zuführen. Die Enden können aus den Direktzugpackungen selbst gezogen werden, eher als dass sie aus einer zusammengesetzten Rovingpackung gezogen werden.

Die Rovings können Spalteffizienzen, nachdem sie geschnitten und aus einer Roving-Pistole versprüht worden sind, von mehr als 90% aufweisen, besser noch von mehr als 95%. Sprühpistolen-Rovings, die bei Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung von Verbundwerkstoffen verwendet werden, können wünschenswerte Konformitäten aufweisen, nachdem die Mischung aus dem Roving und dem Harz auf der Form gerollt wurde. Beispielsweise können Sprühpistolen-Rovings Konformitäten von weniger als 1,5 aufweisen.

Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ausbildung von Verbundprodukten das Aufwickeln einer Vielzahl von Glasfaserenden aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist, um ein zusammengesetztes Roving zu erzeugen; das Zuführen des zusammengesetzten Rovings zu einer Roving-Sprühpistole; das Schneiden des zusammengesetzten Rovings, das zumindest teilweise Mischen des geschnittenen Rovings mit einem Harz; das Sprühen des gemischten Rovings und Harzes auf eine Form; und das Rollen des gemischten Rovings und Harzes auf der Form. Bei dieser Ausführungsform können die Direktzugpackungen unter Verwendung einer Direktzugspule aufgewickelt worden sein, wobei die Direktzugspule in der Lage ist, gleichzeitig vier oder mehr Direktzugpackungen aufzuwickeln. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das zusammengesetzte Roving, das der Roving-Pistole zugeführt wird, zylindrisch sein und zwei im Wesentlichen flache Oberflächen aufweisen, die im Wesentlichen frei von Durchhängen sind.

Die zusammengesetzten Rovings können, nachdem sie geschnitten und aus der Roving-Sprühpistole versprüht worden sind, Spalteffizienzen von mehr als 90% aufweisen, bevorzugt von mehr als 95%. Zusammengesetzte Rovings, die bei Verfahren zur Ausbildung von Verbundwirkstoffen verwendet werden, weisen auch gewünschte Konformitäten auf, nachdem das gemischte Roving und Harz auf der Form gerollt wurden. Beispielsweise können zusammengesetzte Rovings Konformitäten von weniger als 1,5 aufweisen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf das System zur Ausbildung von Verbundprodukten. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann ein System zum Ausbilden von Verbundprodukten eine Vielzahl von Direktzugpackungen aufweisen, wobei jede Direktzugpackung ein einzelnes Glasfaserende aufweist; eine Quelle für Harz; eine Roving-Sprühpistole; und einer Form. Die Enden aus den Direktzugpackungen können der Roving-Pistole zugeführt und kombiniert werden, um ein Roving unmittelbar vor dem Zuführen der Enden zu der Roving-Pistole zu erzeugen. Die Roving-Pistole schneidet das Roving, und das Roving wird wenigstens teilweise mit dem Harz gemischt. Das gemischte Roving und Harz werden auf die Form gesprüht und anschließend gerollt, um den Verbundwerkstoff zu formen.

1 ist eine schematische Ansicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Prozesses und eines Systems der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von Direktzugpackungen. Beschickungsmaterialien zur Herstellung von Faserglas werden von Lagerbunkern 5 zu einer Mischvorrichtung transferiert, wie beispielsweise eine Mischeinrichtung 10. Die gemischten Beschickungsmaterialien werden zu einem Ofen 15 transferiert, wo sie erhitzt werden, um geschmolzenes Glas zu erzeugen. Das geschmolzene Glas wird auf eine dem Fachmann bekannte Art und Weise aus den Beschickungsmaterialien erzeugt. Das geschmolzene Glas wird dann durch eine Ziehdüse 20 (oder eine andere Faserformvorrichtung) geleitet, um Glasfaserfilamente zu erzeugen.

Die Glasfaserfilamente werden dann zumindest teilweise mit einem Bindemittel 25 unter Verwendung einer Aufbringvorrichtung für Bindemittel 30 beschichtet. Vorliegend hatte die Bezeichnung "Bindemittel" die gleiche Bedeutung wie "Leim", "geleimt" oder "leimen", und bezieht sich auf die wässrige Zusammensetzung, die auf die Filamente unmittelbar nach der Ausbildung der Glasfasern aufgetragen wird.

Die Beschichtung der Oberflächen der Glasfasern mit einem Bindemittel schützt die Glasfasern vor einer Interfilamentabrasion, wenn sie zu einem Ende zusammengefasst werden. Typische Bindemittel können als Komponenten Filmbildner, wie beispielsweise Stärke und/oder thermoplastische oder heißhärtende polymerische Filmbildner und Mischungen von diesen, Schmiermittel, wie beispielsweise tierische, pflanzliche oder Mineralöle oder Wachse, Kopplungsmittel, Emulgierungsmittel, Antioxidationsmittel, Ultraviolettlicht-Stabilisierer, Farbmittel, antistatische Mittel und Wasser umfassen, um einige zu nennen. Nicht einschränkende Beispiele von Bindemitteln, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in dem US-Patent Nr. US 6,130,958 und in K. Loewenstein "The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres" (3. Aufl. 1993), S. 275-277 offenbart, wobei diese durch die Bezugnahme hierin aufgenommen sind.

Ein nicht einschränkendes Beispiel eines geeigneten Bindemittels zur Verwendung beim Beschichten von Glasfaserprodukten der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens einen Filmbildner, wenigstens ein Kopplungsmittel, ein Schmiermittel und ein Entschäumungsmittel. Wenn das Bindemittel zwei Filmbildner umfasst, kann ein Filmbildner ein Haupt-(oder Primär-)Filmbildner und der andere ein Neben-(oder Sekundär-)Filmbildner sein.

Ein Haupt-(oder Primär-)Filmbildner kann bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Bindemittels eine ungesättigte Polyesterdispergierung sein. Ein nicht ausschließliches Beispiel einer ungesättigten Polyesterdispergierung ist ein in Wasser lösliches, dispergierbares oder emulgierbares Bisphenol-A-Polyestherpolymer, wie beispielsweise ein solches, das aus Bisphenol A, Buten-Diol oder Maleinsäureanhydrid oder Maleinsäure und Fettsäure mit interner und/oder externer Emulgierung durch die Verwendung eines Polyalkylenpolyols, wie beispielsweise Polyethylenglykol, ausgebildet wird. Das Polyester kann intern durch Ethoxylierung für ein Polymer mit einer mittleren Mol-Masse im Bereich von etwa 30.000 bis etwa 45,000 emulgiert werden und umfasst einen Polydispergierungsindex Mw/Mn von 9 oder weniger und bevorzugt um 5 bis um 9.

Ein nicht einschränkendes Beispiel eines solchen Polymers ist eine einzelne wässrige Emulgierung eines Alkoxy-Bisphenol A Polyesterharzes, das kommerziell unter der Handelsbezeichnung NEOXIL^® 1954/D hergestellt und von DSM Italia, Como, Italien hergestellt wird, und welches das Reaktionsprodukt von Diglycidylether von Bisphenol A und Butendiol und Fettsäure und Maleinsäureanhydrid und Propylen und Ethylenglykol ist, das im Wesentlichen frei von nicht-reagierten Epoxygruppen ist. Für zusätzliche Informationen in Bezug auf NEOXIL^® 1954/D siehe US-Patent Nr. 6,139,958, wobei diese Quelle durch die Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Zusätzliche nicht ausschließliche Beispiele von Bisphenol A-Polyesterharzen sind solche, die in einer wässrigen Emulsionsform unter der Handelsbezeichnung NEOXIL^® 1952 von DSM Italia erhältlich sind.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die Menge des Hauptfilmbildners fünfzig (50) bis hundert (100) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen. Bei einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Hauptfilmbildners zwischen fünfundsiebzig (75) und einhundert (100) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen aufweisen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Menge des Hauptfilmbildners zwischen fünfundachtzig (85) und fünfundneunzig (95) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen aufweisen.

Ein Neben-(oder Sekundär)-Filmbildner kann bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Bindemittels, das bei der folgenden Erfindung verwendet werden kann, ein Epoxid mit hohem Molekulargewicht sein. Ein nicht ausschließliches Beispiel eines Epoxids mit hohem Molekulargewicht, das bei nicht einschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein Polyepoxid-Filmbildner mit Epoxid entsprechenden Gewichten zwischen etwa 500 und 1.700. Ein nicht einschränkendes Beispiel eines solchen Polyepoxid-Filmbildners ist kommerziell unter der Handelsbezeichnung NEOXIL^® 8294 von DSM Italia erhältlich. Ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel eines geeigneten Polyepoxid-Filmbildners ist kommerziell unter der Handelsbezeichnung EPI-REZ Harz 3522-E-60 von Resolution Performance Products erhältlich.

Weitere Polymere mit anderen Molekulargewichten oder Sättigungsgraden können ebenfalls als Sekundär-Filmbildner verwendet werden. Ein weiteres nicht ausschließliches Beispiel eines Bisphenol A-Polyesterharzes ist in einer wässrigen Emulsionsform unter der Handelsbezeichnung NEOXIL^® 952 von DSM Italia erhältlich. Die wässrige Emulsion des NEOXIL^® 1950 Materials ist eine nichtionische Emulsion, die ein flüssiges, milchiges Erscheinungsbild mit einem Feststoffanteil von 40±2% und einen pH im Bereich von 3 bis 5 aufweist.

Weitere Beispiele von Sekundär-Filmbildnern, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen plastizierende Harze, wie beispielsweise Adipenat-Polyester. Ein Beispiel eines Adipenat-Polyesters ist NEOXIL^® 9166 von DSM Italia.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Nebenfilmbildners Null (0) bis fünfzig (50) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen umfassen. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Nebenfilmbildners zwischen Null (0) und fünfundzwanzig (25) Gew.-% des Bindemittels basierend auf dem Gesamtfeststoff umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Menge des Nebenfilmbildners zwischen fünf (5) und fünfzehn (15) Gew.-% des Bindemittels basierend auf dem Gesamtfeststoff umfassen.

Bindemittel, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können ferner ein oder mehrere Kopplungsmittel aufweisen. Nicht einschränkende Beispiele von Kopplungsmitteln, die in den Bindemitteln der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Silan-organische Kopplungsmittel, Übergangsmetall-Kopplungsmittel, Amino-haltige Werner-Kopplungsmittel und Mischungen von diesen. Diese Kopplungsmittel haben normalerweise eine doppelte Funktionalität. An jedem Metall- oder Silizium-Atom sind eine oder mehrere Gruppen angehängt, die mit der Glasfaseroberfläche reagieren oder in sonstiger Art und Weise chemisch an die Glasfaseroberfläche herangezogen, jedoch nicht notwendigerweise gebunden werden. Normalerweise schafft die andere Funktionalität der Kopplungsmittel eine Reaktivität oder Kompatibilisierung mit Filmbildnerpolymeren.

Obwohl es nicht erforderlich ist, sind Silan-organische Zusammensetzungen bevorzugte Kopplungsmittel bei der vorliegenden Erfindung. Nicht einschränkende Beispiele von geeigneten Silan-organischen Kopplungsmitteln umfassen A-187 Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, A-1000 Gamma-Aminopropyltrietoxysilan, A-174 Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan und A-1120 N-(beta-Aminoethyl)-gamma-Aminopropyltrimethoxysilan, die alle von OSi Specialities of Tarrytown NY erhältlich sind. Obwohl es bei der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend ist, kann die Menge des Kopplungsmittels zwischen Null (0) und zehn (10) Gew.-% des Bindemittels bezogen auf eine Gesamtfeststoffbasis betragen. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Menge des Kopplungsmittels zwischen Null (0) bis fünf (5) Gew.-% des Bindemittels basierend auf einer Gesamtfeststoffbasis betragen. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst das Bindemittel zwei Kopplungsmittel. Ein nicht ausschließliches Beispiel eines Bindemittels mit zwei Kopplungsmitteln kann zwischen Null (0) und zwei (2) Gew.-% von A-187 organischem Silan und zwischen Null (0) und drei (3) Gew.-% von A-1100 organischem Silan basierend auf Gesamtfeststoffen umfassen.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Bindemittels, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann auch ein Schmiermittel aufweisen. Das Schmiermittel kann beispielsweise ein kationisches Schmiermittel sein. Nicht einschränkende Beispiele von kationischen Schmiermitteln, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Schmiermittel mit Amin-Gruppen, Schmiermittel mit ethoxylierten Amin-Oxiden und Schmiermittel mit ethoxylierten Fettamiden. Ein nicht einschränkendes Beispiel eines Schmiermittels mit einer Amingruppe ist ein modifiziertes Polyethylenamin, beispielsweise EMERY 6717, bei dem es sich um ein teilweise amidisiertes Polyethylen-Imin handelt, das kommerziell von Cognis Corporation of Cincinnati, Ohio, erhältlich ist.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Schmiermittels Null (0) bis fünf (5) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen enthalten. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Schmiermittels zwischen eins (1) und zwei (2) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen enthalten.

Obwohl es nicht erforderlich ist, können auch Nebenmengen verschiedener Additive in dem Bindemittel vorhanden sein, wie beispielsweise antistatische Mittel, Fungizide, Bakterizide und/oder Entschäumer-Materialien. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst das Bindemittel ferner ein Entschäumer-Material. Ein nicht einschränkendes Beispiel eines Entschäumer-Materials, das zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist "Drewplus 1-140", das kommerziell von der Drew Industrial Division of Ashland Speciality Company erhältlich ist. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Menge des Entschäumer-Materials weniger als ein Zehntel (0,1) Gew.-% des Bindemittels basierend auf den Gesamtfeststoffen enthalten.

Bei weiteren Ausführungsformen können organische und/oder anorganische Säuren oder Basen in einer Menge, die ausreicht, um dem Bindemittel einen geeigneten pH-Wert zu verleihen (normalerweise 2 bis 10), in dem Bindemittel enthalten sein. Beispielsweise kann bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform Eisessig zugegeben werden, um den pH-Wert zu senken. Bei einigen nicht einschränkenden Ausführungsformen liegt der pH-Wert des Bindemittels zwischen etwa 4 und 6.

Das Bindemittel kann ferner einen Träger aufweisen, wie beispielsweise Wasser, vorzugsweise entionisiertes Wasser. Der Träger ist in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um einen Gesamtfeststoff(nicht-flüchtig)-Gehalt zu erzeugen, der ausreicht, um eine Viskosität zu schaffen, die für das Auftragen auf die Fasern geeignet ist. Allgemein ist Wasser in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um einen Gesamtfeststoffgehalt im Bereich von etwa 8 bis etwa 20 Gew.-% zu erzeugen, besser noch von etwa 9 bis etwa 12 Gew.-%. Das bedeutet, dass Wasser in einer Menge vorhanden sein kann, die zwischen etwa 88 bis etwa 91 Gew.-% des Bindemittels liegt. Die Wahl des Gesamtfeststoffgehalts des Bindemittels kann basierend auf dem gewünschten Verlust nach der Zündung bestimmt werden.

Ein Bindemittel zur Verwendung bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann gemäß der nachfolgenden Rezeptur angesetzt werden: Tabelle 1 Komponente Menge (Massenteile) % der Feststoffe Wasser (Hauptgemisch) 34 0% Essigsäure¹ 2,2 0% Erstes Silan² 1,95 1,05% Zweites Silan³ 3,88 1,58% Wasser/Entschäumungs-Material⁴ 3 0% Entschäumungs-Material⁴ 0,077 0,005% Heißwasser/Schmiermittel 3 0% Essigsäure 0,76 0% Schmiermittel⁵ 1,95 1,27% Nebenfilmbildner⁶ 14,96 5,4% Hauptfilmbildner⁷ 294,8 90,7% Gesamffeststoffe = 100,0%

Ein Bindemittel mit den in Tabelle 1 dargestellten Inhaltsstoffen kann hergestellt werden, indem einem Mischbehälter unter Rühren zunächst der Reihe nach Wasser, Essigsäure, das erste Silan und das zweite Silan zugegeben werden. Das Wasser/Entschäumungs-Material kann als eine Vormischung präpariert und dann dem Mischungsbehälter hinzugefügt werden. Die Heißwasser/Essigsäure/Schmiermittelmischung kann dann anschließend präpariert und dem Mischungsbehälter hinzugefügt werden. Der Nebenfilmbildner und der Hauptfilmbildner können dann direkt dem Mischungsbehälter hinzugefügt werden. Schließlich kann dem Mischungsbehälter entionisiertes Wasser hinzugefügt werden, bis ein Endvolumen von 378,79 Litern (100 Gallonen) erzielt wird.

Allgemein, obwohl dies nicht einschränkend ist, kann der Glühverlust (LOI) der Glasfaser geringer als eineinhalb (1,5) Gew.-% betragen. Bei anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen kann der LOI zwischen acht Zehntel (0,8) und eineinhalb (1,5) Gew.-% liegen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen kann der LOI zwischen 0,85 und 1,15 Gew.-% liegen.

Ser hierin verwendete Begriff "Glühverlust" oder "LOI" bezeichnet das Gew.-% des getrockneten Bindemittels, das auf der Glasfaser vorhanden ist, das gemäß Gleichung 1 bestimmt wird: LOI = 100 × [(W_dry – W_bare)/W_dry](1) wobei W_dry das Gewicht der Glasfaser zuzüglich des Gewichtes des Bindemittels nach dem Trocknen in einem Ofen bei 220°F (etwa 104°C) für 60 Minuten ist, und W_bare das Gewicht der nackten Glasfaser nach dem Erwärmen der Glasfaser in einem Ofen bei 1.150°F (etwa 621°C) für 20 Minuten und Abkühlen auf Raumtemperatur in einem Trockenapparat ist.

Das Bindemittel kann auf die Filamente der vorliegenden Erfindung auf verschiedene bekannte Arten und Weisen aufgetragen werden, beispielsweise, obwohl dies nicht einschränkend ist, durch Kontaktieren der Filamente mit einer statischen oder dynamischen Aufbringvorrichtung, wie beispielsweise eine Rollen- oder Bandaufbringvorrichtung, oder durch Sprühen oder durch andere Mittel. In Bezug auf eine Diskussion geeigneter Aufbringvorrichtungen, siehe K. Loewenstein "The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres", (3. Aufl., 1993), Seiten 165-72, wobei diese Quelle durch die Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Nach dem Beschichten werden die Glasfaserfilamente zu wenigstens einem Ende zusammengefasst, bevor sie gewickelt werden, was unter Verwendung von Techniken erfolgt, die Fachleuten bekannt sind. Das wenigstens eine Ende wird dann auf eine Hochgeschwindigkeits-Direktzug-Mehrpackungsspule 35 gewickelt, um wenigstens eine Direktzugpackung auszubilden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform enthält jede Direktzugpackung nur ein Ende. Die Direktzugpackungen können dann zumindest teilweise in einer Trockenvorrichtung getrocknet werden, beispielsweise in einer Ofen-Trockenvorrichtung 40, um den Wassergehalt zu verringern und um aushärtbare Komponenten des Bindemittels auszuhärten. Beispielsweise können die Direktzugpackungen in einer Ofen-Trockenvorrichtung für 8 bis 15 Stunden bei Temperaturen zwischen 115-150°C (240 und 300°F) getrocknet werden. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen können die Direktzugpackungen unter Verwendung von dielektrischen Trockentechniken getrocknet werden, wie beispielsweise Mikrowellen-Trocknen und Hochfrequenz-Trocknen. Die Direktzugpackungen können dann in Packungseinheiten 45 der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt werden, um sie zu Kunden zu transportieren.

Ziehdüsen, die beim Formen von Glasfaserfilamenten und Enden hilfreich sind, sind normalerweise durch eine Anzahl von Spalten/Enden, den Durchsatz, die Anzahl von Spitzen und die Spitzengröße gekennzeichnet. Es können Ziehdüsen verwendet werden, die Fachleuten allgemein bekannt sind. Beispielsweise können Ziehdüsen, die bei einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, vier oder zwanzig Wege aufteilen, ein Durchsatz von bis zu dreihundertfünfzig Pfund pro Stunde aufweisen, achthundert bis zehntausend Spitzen aufweisen und Spitzendurchmesser umfassen, die Filamente mit Durchmessern zwischen sechs und dreiundzwanzig Mikrometer erzeugen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Ziehdüse einen Durchsatz zwischen 150 und 300 Pfund pro Stunde aufweisen und dazu geeignet sein, zwischen 1.000 und 6.000 Filamente zu erzeugen, wobei jedes Filament einen Durchmesser zwischen 9 und 16 Mikrometern hat. Für weitere Informationen in Bezug auf Ziehdüsen siehe K. Loewenstein "The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres", (3. Aufl., 1993), Seiten 119-165, wobei diese Quelle durch die Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform einer Direktzugspule, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist eine Hochgeschwindigkeits-, Mehrpackungs-Direktzugspule. Direktzugspulen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, können bei manchen Ausführungsformen vorteilhaft zulassen, dass größere Faserfilamente und größere Endgrößen zu Packungen zur Verwendung bei Roving-Anwendungen gewickelt werden, wodurch Probleme in Bezug auf den Durchhang reduziert und ein flacheres Ende für eine verbesserte stromabwärtige Verarbeitung erzeugt wird. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Direktzugspule Enden der Glasfaser bei Geschwindigkeiten von bis zu 4.500 Metern pro Minute aufwickeln. Geeignete Spulen sind kommerziell von Shimadzu Corporation of Japan und von Dietze und Schell, Deutschland, erhältlich. Derartige Spulen umfassen beispielsweise das Modell Nr. DRH-4T von Shimadzu Corporation und das Modell Nr. DS 360/2-6 von Dietze und Schell, was jedoch nicht einschränkend ist. Mit fortschreitender Entwicklung können Direktzugspulen die Enden bei höheren Geschwindigkeiten aufwickeln. Die Spulen sind bevorzugt dazu geeignet, eine Mehrzahl von Direktzugpackungen gleichzeitig aufzuwickeln. Beispielsweise können in Abhängigkeit von der verwendeten Spule zwei bis zwölf Direktzugpackungen auf einer einzelnen Spule ausgebildet werden. Die zuvor genannten Spulen können sechs Direktzugpackungen gleichzeitig wickeln. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform können Spulen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, einen Aufnahmedurchmesser von bis zu dreihundert Millimetern aufweisen (normalerweise zwischen zweihundert und zweihundertdreißig Millimetern). Bei anderen Ausführungsformen können größere Aufnahmendurchmesser verwendet werden.

Jedes Glasfaserende wird auf die Direktzugspulen gewickelt, um eine nicht einschränkende Ausführungsform einer Direktzugpackung der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Die Anzahl von Filamenten und die Durchmesser der Filamente, die zum Ausbilden der Glasfaserenden verwendet werden, können in Abhängigkeit von der Anwendung variieren. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Glasfaserende auf einer Direktzugpackung der vorliegenden Erfindung zwischen zweihundert und achthundert Filamente pro Ende. Nicht einschränkende Beispiele von Filamenten, die zum Ausbilden von Enden geeignet sind, können "D", "E", "G", "H", "K", "M" oder "T" Fasern sein, die einen Durchmesser zwischen sechs und sechzehn Mikrometer aufweisen. Die Filamente in jedem Ende können den gleichen Durchmesser haben. Die Enden können in nicht einschränkenden Beispielen von 100 Metern pro Kilogramm (fünfzig Yards pro Pfund) bis mehr als tausend Metern pro Kilogramm (fünfhundert Yards pro Pfund) sein. Die Glasfaserenden können flachere, nicht-kreisförmige Querschnitte aufweisen, wenn sie mit Enden verglichen werden, die unter Verwendung von herkömmlichen Prozessen ausgebildet werden. 2 zeigt einen Querschnitt einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Glasfaserendes der vorliegenden Erfindung.

Die Abmessungen des Querschnittes der Glasfaserenden von nicht einschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in Bezug auf das Aspektverhältnis des Endes gekennzeichnet werden. Der hierin verwendete Begriff "Aspektverhältnis" bezieht sich auf die Querschnitthöhe ("H" in 2, die kürzere Abmessung) geteilt durch ihre Querschnittbreite ("W" in 2, die längere Abmessung). Die Aspektverhältnisse der Glasfaserenden können basierend auf der Anwendung, in der sie verwendet werden sollen, ausgewählt werden. Aufgrund von Schwierigkeiten beim Messen der tatsächlichen Querschnitthöhe und Querschnittbreite eines Endes (aufgrund der Größe des Endes und der Anzahl von Filamenten) kann das Aspektverhältnis eines Endes bestimmt und als ein "effektives Aspektverhältnis" ausgedrückt werden. Beispiel 2 beschreibt, wie ein effektives Aspektverhältnis eines Endes berechnet werden kann. Die effektiven Aspektverhältnisse der Glasfaserenden können bei nicht einschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung größer als 5,9 sein. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen liegen die effektiven Aspektverhältnisse zwischen 5,9 und 10. Die Wahl eines Aspektverhältnisses oder eines effektiven Aspektverhältnisses für ein spezielles Glasfaserende kann von einer Anzahl von Faktoren abhängen, einschließlich beispielsweise von der gewünschten Anwendung für die Glasfaser, die Schnittlänge und das aufgetragene Bindemittel. Das Aspektverhältnis eines Endes kann sich ändern, wenn das Ende gewickelt wird, beispielsweise aufgrund der Wickelspannung und des Kontaktes mit anderen Bereichen des Endes.

Direktzugpackungen, die unter Verwendung einer Direktzugspule gewickelt werden, können eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften aufweisen. Die Enden an Direktzugpackungen können eine allgemein gleichmäßige Größe aufweisen. Die Glasfaserenden an der Direktzugpackung können bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen auch so genannte wünschenswerte "Wet-out"-Eigenschaften aufweisen, wenn das Ende mit einem Harz gemischt ist. Die verbesserten Wet-out-Eigenschaften können durch eine verbesserte Diffusion des Harzes innerhalb des Endes gekennzeichnet sein (d.h. das Harz durchdringt das Ende schneller).

Direktzugpackungen weisen eine zylindrische Form und ein hohles Zentrum auf. Die Direktzugpackung kann derart gewickelt werden, dass das Ende von der Innenseite der Direktzugpackung entnommen oder abgewickelt werden kann. Die Abmessungen einer Direktzugpackung können in Abhängigkeit von dem speziellen Produkt (beispielsweise von dem Durchmesser und der Art der geformten Faser) und/oder von der Spule variieren, und sie werden normalerweise zur Erleichterung der späteren Handhabung und Verarbeitung bestimmt. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform kann das Ende von der Außenseite der Direktzugpackung entnommen werden.

Direktzugpackungen können verschiedene Größen aufweisen. Direktzugpackungen, die verwendet werden können, um ein einzelnes Roving oder Rovingprodukt zu erzeugen, können im Wesentlichen die gleiche Größe aufweisen oder die gleiche Glasmenge enthalten. Beispielsweise können Direktzugpackungen einen Durchmesser von etwa zwanzig Zentimetern bis etwa dreißigeinhalb Zentimetern (etwa acht bis etwas zwölf Inches) und eine Länge von etwa fünf Zentimetern bis etwa dreißigeinhalb Zentimetern (etwa zwei bis etwa zwölf Inches) aufweisen. Die Größe der Direktzugpackung wird im Wesentlichen unter ökonomischen und nicht unter technischen Erwägungen bestimmt. Die Seiten der Direktzugpackung können quadratisch sein (beispielsweise nicht rund oder geneigt).

Wenn Direktzugprodukte dazu verwendet werden, zusammengesetzte Rovings der vorliegenden Erfindung zu erzeugen (was nachfolgend noch genauer beschrieben wird), zeigen die zusammengesetzten Rovings verringerte Durchhänge oder Schlaufen. Rovings können bei nicht einschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weniger Schlaufen und Durchhänge als herkömmliche zusammengesetzte Rovings aufweisen. 3 zeigt einen herkömmlichen zum gesetzten Roving 55 mit Schlaufen und Durchhängen an einer seiner im Wesentlichen flachen Oberflächen 57 sowie einen zusammengesetzten Roving 60 der vorliegenden Erfindung, der im Wesentlichen frei von Durchhängen und Schlaufen an einer seiner im Wesentlichen flachen Oberflächen 62 ist.

Der hierin verwendete Begriff "Durchhang" bezieht sich auf den Durchhang von Multi-End-Material. Herkömmliche Glasfaserrovings können fünfzehn bis fünfundzwanzig Zentimeter (sechs bis zehn Inches) über eine Länge von fünfzehn Metern (fünfzig Fuß) durchhängen. Dieser Durchhang kann Maschinenanlagen und/oder andere benachbart angeordnete Rovings beeinträchtigen und unerwünschte Prozessunterbrechungen verursachen. Die Durchhänge können beispielsweise eine Schlaufen- und Knotenbildung bei der Verarbeitung der Enden von den Packungen zu hergestellten Produkten erzeugen. Mögliche Ursachen für Durchhänge können beispielsweise Spannungsvariationen und Geometrieeffekte während des Wickelns umfassen. Wie es zuvor beschrieben wurde, weisen Direktzugpackungen, wenn sie in einem Roving kombiniert werden, bei nicht einschränkenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weniger Durchhänge als Rovings aus, die aus herkömmlichen Formpackungen erzeugt werden.

Zusammengesetzte Rovings der vorliegenden Erfindung, die aus Direktzugpackungen gebildet werden, vermeiden Schlaufen und Durchhänge, da jede Direktzugpackung ein einzelnes Ende aufweist. Herkömmliche Formpackungen, die in Rovingpackungen verwendet werden, beinhalten das Wickeln einer Mehrzahl von Enden auf eine einzelne Formpackung. Durchhänge- und Schlaufenprobleme entstehen aufgrund verschiedener Spannungsvariationen und verschiedener Längen von Enden, die auf eine einzelne Packung gewickelt werden.

Wie es in 1 gezeigt ist und zuvor beschrieben wurde, kann eine Direktzugpackung unter Verwendung einer Quelle von Beschickungsmaterialien (beispielsweise Lagerbunker 5 für Beschickungsmaterial), einer Mischeinrichtung 10 oder einer anderen Mischvorrichtung, eines Ofens 15, wenigstens einer Ziehdüse 20, wenigstens einer Aufbringvorrichtung für Bindemittel 30, wenigstens einer Direktzugspule 35 und einer Trockenvorrichtung 40 erzeugt werden. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann geschmolzenes Glas auch durch indirekte oder Murmelschmelzen-Faserformoperationen zugeführt werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rovings und Verfahren zur Ausbildung von Rovings. Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Rovings der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Direktzugpackungen. Jede Direktzugpackung ist unter Verwendung einer Direktzugspule ausgebildet.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Enden oder Enden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen kombiniert werden, um eine Rovingpackung am Verwendungspunkt zu erzeugen. Beispielsweise werden die Enden oder Enden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen bei einer Sprühformanwendung kombiniert und direkt der Roving-Sprühpistole zugeführt. Jede Direktzugpackung umfasst bei einer Ausführungsform ein einzelnes Glasfaserende. Durch Kombinieren der Enden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen zum Erzeugen einer Rovingpackung am Verwendungspunkt beschaffen nicht einschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Flexibilität in Bezug auf die Anzahl von in dem Rovingprodukt verwendeten Enden für den Benutzer. Wenn beispielsweise ein Benutzer für eine bestimmte Anwendung ein Rovingprodukt mit mehr Enden wünscht, so kann der Benutzer Enden von zusätzlichen Direktzugpackungen einfügen, um das Rovingprodukt zu erzeugen. Dieses Merkmal kann dem Benutzer eine größere Kontrolle über den Durchsatz verschaffen (beispielsweise Pfundglas pro Stunde durch eine Schneidpistole). Entsprechend kann ein Benutzer den Durchsatz erhöhen, indem die Anzahl von Enden oder Enden, die durch die Schneidpistole geführt werden, erhöht wird.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann ein Roving der vorliegenden Erfindung zwischen zehn und zweihundert Glasfaserenden aufweisen. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst das Roving bis zu fünfzig Enden. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst das Roving zwischen zwanzig und fünfzig Enden. Jedes Ende kann auf seine eigene Direktzugpackung unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-, Direktzug-Multi-Packungs-Spule gewickelt werden. Jedes Ende kann bei nicht einschränkenden Ausführungsformen bis zu achthundert Filamente aufweisen. Die Erträge der Rovingprodukte können auch in Abhängigkeit von der Anwendung variieren. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform liegen die Erträge des Rovings zwischen einhundert Yards pro Pfund und achtzehnhundert Yards pro Pfund. Bei anderen Ausführungsformen liegen die Erträge bei bis zu dreihundert Yards pro Pfund. Bei weiteren Ausführungsformen liegen die Erträge zwischen einhundert und dreihundert Yards pro Pfund. Bei weiteren Ausführungsformen liegen die Erträge zwischen einhundertfünfzig und zweihundertfünfzig Yards pro Pfund.

Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird jede Direktzugpackung von der Innenseite ausgegeben, was bedeutet, dass das Ende des Endes aus der Innenseite der Packung gezogen wird, so dass die Packung von der Innenseite auswärts abgewickelt wird. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform können die Direktzugpackungen von der Außenseite der Direktzugpackung ausgegeben werden. Wenn Direktzugpackungen von der Innenseite ausgegeben werden, kann eine Vielzahl von Packungen derart ausgerichtet werden, dass die Vielzahl von Packungen durch die Mitten der Packungen ausgegeben werden. Beispielsweise können die Packungen gestapelt werden, und die Enden aus jeder Packung können durch die Mitte der Packungen zugeführt werden. Die Enden aus den gestapelten Packungen können kombiniert werden, um ein Roving der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.

Die 4 und 5 zeigen, wie Direktzugpackungen gestapelt und durch die hohlen Mitten der Packungen bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ausgegeben werden. Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, sind fünf Direktzugpackungen 75, 80, 85, 90, 95 gestapelt. Jede Direktzugpackung umfasst ein Ende 77, 82, 87, 92, 97, das durch die Mitte der Packungen ausgegeben wird, und das mit den anderen Enden kombiniert wird, um einen Strang 100 zu erzeugen. In Abhängigkeit von der Anzahl von Direktzugpackungen, die miteinander kombiniert werden, um das Roving zu erzeugen, kann jede Anzahl von Direktzugpackungen gestapelt oder jede Anzahl von Stapeln von Direktzugpackungen kombiniert werden, um das Roving zu erzeugen. Mit anderen Worten können die kombinierten Enden 100 von dem in 4 dargestellten Stapel mit kombinierten Enden eines weiteren Stapels kombiniert werden, um ein Roving zu erzeugen.

Die Anzahl von Enden, die zum Erzeugen des Rovingproduktes verwendet wird, kann von der Anwendung abhängig sein. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann ein Roving bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform zwischen zehn und zweihundert Glasfaserenden umfassen, und eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform bis zu fünfzig Enden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Roving bis zu vierzig Enden umfassen. Bei einer Ausführungsform kann ein Roving zwischen zwanzig und fünfzig Enden aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Roving zwischen vierundzwanzig und vierzig Enden umfassen.

Die Rovings der vorliegenden Erfindung können im Vergleich zu herkömmliche zusammengesetzten Rovings verbesserte Spalteffizienzen aufweisen. Rovings der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft eine im Wesentlichen vollständige Spalteffizienz aufweisen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform können Rovings der vorliegenden Erfindung vorteilhaft Spalteffizienzen von mehr als 90% erzeugen. Bei anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen kann die Spalteffizienz zwischen 95% und 100% liegen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen kann die Spalteffizienz 100% betragen.

Beispielsweise kann ein Verbraucher ein Rovingprodukt mit wenigstens vierzig Enden anfordern. Um der Spalteffizienz Rechnung zu tragen, kann ein Hersteller ein herkömmlich zusammengesetztes Rovingprodukt mit achtundvierzig Enden herstellen. Rovingprodukte können gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus weniger als achtundvierzig Enden hergestellt werden, während vorteilhaft die erforderliche Anzahl von geschnittenen Enden zur Verwendung in der Anwendung erzeugt wird.

Rovings der vorliegenden Erfindung können zusätzliche wünschenswerte Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise können Rovingprodukte der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Intaktheit der Enden zeigen. Die Endintaktheit bezieht sich auf die Fähigkeit der Filamente in einem Ende, in einem Ende zu verbleiben, wenn dieses geschnitten wird.

Nicht einschränkende Ausführungsformen von Rovings der vorliegenden Erfindung können gut verarbeitet werden, wenn sie während Sprühpistolen-Rovingoperationen geschnitten, mit einem Harz gemischt, gesprüht und ausgerollt werden, um einen Verbund zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Verwendung von Rovings der vorliegenden Erfindung beim Ausrollen der Glasfaser/Harzmischung "Zurückspringen" und "Konformität" reduzieren. Der hierin verwendet Begriff "Zurückspringen" bezieht sich auf ein Zurückkehren der geschnittenen Glasfaserenden in ihre ursprüngliche Form, nachdem sie gerollt wurden. Nachdem beispielsweise herkömmliche zusammengesetzte Rovingprodukte auf eine Form unter Verwendung einer Roving-Sprühpistole gesprüht und durch einen Bediener gerollt wurden, können die Enden zunächst abflachen, woraufhin sie jedoch anschließend in ihre ursprünglichen Formen zurückkehren. Der hierin verwendete Begriff "Konformität" bezieht sich auf die Fähigkeit eines geschnittenen Glasfaserendes, sich während des Rollprozesses an die Oberfläche der Form anzupassen, insbesondere an die Formkanten und Ecken.

Bei einer Ausführungsform weist ein Roving der vorliegenden Erfindung, nachdem es geschnitten und mit Hilfe einer Roving-Sprühpistole gesprüht und mit einem Harz gemischt wurde, eine Konformität von weniger als 1,5 auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist ein Roving der vorliegenden Erfindung, nachdem es geschnitten und aus einer Roving-Sprühpistole versprüht und mit Harz gemischt worden ist, eine Konformität zwischen 0,3 und 1,5 auf.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines Rovings umfasst ein Ausrichten einer Vielzahl von Direktzugpackungen, wobei jede Direktzugpackung ein hohles Zentrum und ein einzelnes Glasfaserende aufweist, ein Zuführen des Endes aus jeder Packung durch die Zentren der Direktzugpackungen, und ein Kombinieren der Enden zur Ausbildung eines Rovings. Die Direktzugpackungen können beispielsweise vertikal gestapelt werden, wie es in den 4 bis 5 gezeigt ist, oder horizontal ausgerichtet werden. Es kann eine Anzahl anderer Ausrichtungen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf zusammengesetzte Rovings oder auf Roving-Bälle. Ein zusammengesetzter Roving der vorliegenden Erfindung oder ein "Roving-Ball" umfasst eine einzelne Rovingpackung, die aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde. Das zusammengesetzte Roving wird durch Wickeln der Enden aus einer Vielzahl von Direktzugpackungen um eine Aufnahme erzeugt, die sich um eine horizontale Längsachse dreht. Rovings, die auf diese Weise hergestellt werden, werden hierin als "zusammengesetzte Direktzugrovings" oder als "zusammengesetzte Rovings" bezeichnet. Zusammengesetzte Rovings der vorliegenden Erfindung können bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform unter Verwendung einer Roving-Spule hergestellt werden, wie beispielsweise das Modell Nr. 868 oder das Modell Nr. 858, die beide von FTS/Leesona of Burlington, NC, kommerziell erhältlich sind. Wenn eine Roving-Spule, wie beispielsweise die Leesona 868, verwendet wird, können die Direktzugpackungen zu zusammengesetzten Direktzugrovingprodukten bei Geschwindigkeiten zwischen 950 und 1.250 Fuß pro Minute gewickelt werden. Die Auswahl der Wickelgeschwindigkeiten ist häufig ein Kompromiss zwischen Produktivität und Raumbegrenzungen. Häufig leiten ökonomische Betrachtungen die Auswahl der Wickelbedingungen. Daher sollten Spezifikationen, die sich auf Wickelbedingungen der Roving-Spule beziehen, außer wenn es anders angezeigt ist, nicht als die vorliegende Erfindung technisch einschränkend angesehen werden.

Ein antistatisches Mittel, wie beispielsweise die Produkte Nr. EM-6661-A von Cognis Corporation of Cincinnati, Ohio, kann auf die Enden aus den Direktzugpackungen vor dem Wickeln aufgetragen werden, um die statische Ladung zu verringern, die dazu führen kann, dass geschnittene Stränge einander abstoßen und Anwendungsprobleme für den Benutzer erzeugen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann das antistatische Mittel bei einer Rate von 0,1 Millimeter pro Minute aufgetragen werden.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl von Enden, die zur Ausbildung von zusammengesetzten Direktzugrovings verwendet wird, in Abhängigkeit von der Anwendung variieren. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein zusammengesetztes Direktzugroving zur Verwendung als Sprühpistolen-Roving (beispielsweise einer Schneid-Pistole zugeführt, geschnitten, gemischt mit einem Harz, und versprüht) aus zwischen zehn und zweihundert Direktzugpackungen der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt, und bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen zwischen dreißig und vierzig Direktzugpackungen oder zwischen vierundzwanzig und vierzig Packungen. Jede Direktzugpackung umfasst bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ein einzelnes Ende von Glasfaserfilamenten und ist unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-, Direktzug-, Mehrpackungsspule hergestellt. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Direktzugpackungen unter Verwendung von Spulen gewickelt, wie beispielsweise das Modell Nr. DRH-4T von Shimadzu Corporation, und das Model Nr. DS 360/2-6 von Dietze und Schell, bei Wickelgeschwindigkeiten zwischen 500 und 6.500 Umdrehungen pro Minute. Jedes Ende kann bei nicht einschränkenden Ausführungsformen zwischen einhundert und eintausend Filamente umfassen. Die Direktzugpackungen werden bei nicht einschränkenden Ausführungsformen während des Ausbildens mit einem Bindemittel beschichtet, wie beispielsweise die zuvor beschriebenen Bindemittel. Zusammengesetzte Rovings der vorliegenden Erfindung können geringere Abgabespannungen als herkömmliche zusammengesetzte Rovings zeigen.

Bei einer Ausführungsform weist ein zusammengesetztes Roving der vorliegenden Erfindung, nachdem es geschnitten und aus einer Roving-Pistole versprüht und mit einem Harz gemischt worden ist, eine Konformität von weniger als 1,5 auf. Bei anderen Ausführungsformen weist ein zusammengesetztes Roving der vorliegenden Erfindung, nachdem es geschnitten und aus einer Roving-Pistole versprüht und mit Harz gemischt worden ist, eine Konformität zwischen 0,3 und 1,5 auf.

Es kann eine Anzahl von verschiedenen Packungseinheiten zusätzlich zu den zuvor beschriebenen und dargestellten verwendet werden. Die 6 bis 12 zeigen zwei Packungseinheiten. In Abhängigkeit von der Rovinganwendung und der Anzahl von Direktzugpackungen, die zur Ausbildung des Rovings verwendet wurden, kann jede Anzahl von Anordnungen von Direktzugpackungen auf den Paletten verwendet werden. Die Anordnung von Direktzugpackungen kann die hohlen Zentren der Direktzugpackungen dazu verwenden, um einen einzelnen Stapel von Packungen gleichzeitig auszugeben. Wenn mehrere Stapel zum Ausbilden des Rovings verwendet werden, können die kombinierten Enden von jedem Stapel von Direktzugpackungen zur Ausbildung des Rovings kombiniert werden.

Aufgrund von Palettengrößenbegrenzungen, Regalgrößenbegrenzungen und transporttechnischen Erwägungen kann es wünschenswert sein, Verpackungseinheiten der vorliegenden Erfindung auf eine bestimmte Maximalgröße zu beschränken. Somit kann eine Mehrzahl von Stapeln von Direktzugpackungen erforderlich sein, um den Roving zu erzeugen. Während die gezeigten Ausführungsformen fünf Direktzugpackungen pro Stapel aufweisen, kann ein Stapel jede Anzahl von Packungen enthalten.

Die 6 bis 8 sind perspektivische Seiten- und Draufsichten einer Packungseinheit. Die Packungseinheit 125 umfasst eine Palette 130 und eine Vielzahl von Direktzugpackungen 135, die auf der Palette 130 angeordnet sind, wobei jede Direktzugpackung 135 ein hohles Zentrum 140 und ein einzelnes Ende 145 aufweist, wobei die Vielzahl von Direktzugpackungen derart angeordnet sind, dass die Enden aus jeder der Vielzahl von Direktzugpackungen aus dem Zentrum der Packungen ausgegeben und kombiniert werden können, um einen Roving zu erzeugen. Die Packungseinheit 125 der dargestellten Ausführungsform umfasst achtzig Direktzugpackungen 135. Die achtzig Direktzugpackungen sind in sechzehn Stapel je fünf Packungen angeordnet. Die fünf Enden aus jedem Stapel werden kombiniert, um ein Stapelende 150 für jeden Stapel zu erzeugen. Obwohl es in den 6 bis 8 nicht dargestellt ist, können die Stapelenden 150 kombiniert werden, um einen Roving zur Verwendung in der gewünschten Anwendung zu erzeugen. Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform können achtzig Direktzugpackungen in zehn Stapeln je acht Packungen angeordnet sein.

Die Anzahl von Direktzugpackungen, die zum Ausbilden eines Rovings ausgegeben wird, kann basierend auf der Menge des Faserglases (beispielsweise die Länge) bestimmt werden, die der Sprühpistolen-Roving-Bediener der Sprühpistole zuführen will. Die Anzahl von Direktzugpackungen, die zum Ausbilden eines Rovings ausgegeben wird, kann auch von der Größe des Endes in jeder Direktzugpackung abhängen. Beispielsweise kann eine geringere Anzahl von Großendpackungen dieselbe Länge wie eine geringe Anzahl von Kleinendpackungen erzeugen.

Es können achtundzwanzig bis fünfundsiebzig Direktzugpackungen zum Ausbilden eines Rovings ausgegeben werden. Entsprechend kann bei einer Packungseinheit mit achtzig Direktzugpackungen ein Satz von vierzig Direktzugpackungen (beispielsweise acht Stapel je fünf Direktzugpackungen, fünf Stapel je acht Packungen, etc.) zuerst ausgegeben werden. Die ersten vierzig Direktzugpackungen können mit den zweiten vierzig Direktzugpackungen verbunden werden, um eine kontinuierliche Rovingzufuhr zu erzeugen. Mit anderen Worten, wenn die ersten vierzig Packungen vollständig zugeführt wurden, können die nächsten vierzig Packungen unmittelbar und ohne Unterbrechung abgegeben werden, um das Roving zu erzeugen. Ähnlich kann eine Mehrzahl von Packungseinheiten verbunden werden, um eine längere Rovingzufuhr zu erzeugen, so dass die Rovingzufuhr nicht unterbrochen wird.

Die Direktzugpackungen können auf der Palette auf verschiedene Arten angeordnet werden. Bei der Auswahl einer Konfiguration für die Anordnung der Direktzugpackungen umfassen wichtige Berücksichtigungen, dass Enden von mehreren Packungen gleichzeitig kombiniert werden können, dass aufeinander folgende Packungen zur Erzielung einer kontinuierlichen oder einigermaßen kontinuierlichen Zufuhr zu einer Roving-Sprühpistole verbunden werden können, dass die Packungen zum Verbraucher auf eine effiziente Weise transportiert werden können, und dergleichen. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele, bei denen die Direktzugpackungen zusammengesetzt und transportiert und teilweise von der Innenseite abgewickelt werden können.

Die Direktzugpackungen können vertikal gestapelt werden, wie es in 6 bis 8 gezeigt ist. Die Packungen sind vorliegend in sechzehn Stapeln zu fünf Packungen angeordnet. Die Anordnung (Anzahl von Stapeln; Anzahl von Packungen pro Stapel) kann in Abhängigkeit von der Anzahl von Direktzugpackungen, die zum Ausbilden des Rovings erforderlich ist, von der Größe der Palette, wie die Packungseinheiten miteinander verbunden werden sollen, etc. variieren.

Die Direktzugpackungen können in horizontalen Reihen angeordnet sein. Ein Packungsgestell kann verwendet werden, um zu verhindern, dass die Packungen, die in benachbarten Reihen angeordnet sind, einander berühren. Die 9 bis 12 zeigen Direktzugpackungen, die in horizontalen Reihen angeordnet sind.

In den 9 bis 12 umfasst die Packungseinheit 175 eine Palette 180, ein Gestell 185, das auf der Palette 180 ruht, und eine Mehrzahl von Direktzugpackungen 190, die auf dem Gestell 185 angeordnet sind, wobei jede Direktzugpackung 190 ein hohles Zentrum 195 und ein einzelnes Ende 200 aufweist, wobei die Vielzahl von Direktzugpackungen derart angeordnet ist, dass die Enden von jeder der Vielzahl von Direktzugpackungen von dem Zentrum der Packungen ausgegeben und zur Ausbildung eines Rovings kombiniert werden kann. Die Packungseinheit 175 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform achtzig Direktzugpackungen 190. Die achtzig Direktzugpackungen sind in sechzehn Reihen je fünf Packungen angeordnet. Die fünf Enden 200 von jeder Reihe werden kombiniert, um ein Reihenende 205 für jeden Stapel zu erzeugen. Obwohl es in den 9 bis 12 nicht dargestellt ist, können die Reihenenden 205 kombiniert werden, um ein Roving zur Verwendung einer gewünschten Anwendung zu erzeugen.

Vierzug Direktzugpackungen können ausgegeben werden, um einen Roving zu erzeugen. Entsprechend kann bei einer Packungseinheit mit achtzig Direktzugpackungen ein Satz von vierzig Direktzugpackungen (beispielsweise acht Reihen je fünf Direktzugpackungen, fünf Reihen je acht Packungen, etc.) zuerst ausgegeben werden. Die ersten vierzig Direktzugpackungen können mit den zweiten vierzig Direktzugpackungen verbunden werden, um eine kontinuierliche Rovingzufuhr zu gewährleisten. Mit anderen Worten, wenn die ersten vierzig Packungen vollständig zugeführt wurden, können die darauffolgenden vierzig Packungen unmittelbar und ohne Unterbrechung zugeführt werden, um den Roving zu bilden. Ähnlich kann eine Vielzahl von Packungseinheiten verbunden werden, um eine längere Rovingzufuhr zu erzeugen, so dass die Rovingzufuhr nicht unterbrochen wird.

Die Packungseinheiten können erneut verwendet werden. Mit anderen Worten, nachdem die Direktzugpackungen in einer Packungseinheit verwendet wurden, können die Verpackungseinheiten zu dem Roving-Hersteller zurückgeschickt und dort wieder aufgefüllt werden. Dieses Merkmal kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Gestell verwendet wird, um die Ausrichtung der Direktzugpackungen zu steuern.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Verbundprodukte, auf Verfahren zur Ausbildung von Verbundprodukten und auf Vorrichtungen zur Ausbildung von Verbundprodukten. Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Verbundproduktes der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mischung aus geschnittenen Glasfaserenden aus Direktzugpackungen und einem Harz. Die geschnittenen Glasfaserenden können aus einem Rovingprodukt der vorliegenden Erfindung stammen. Mit anderen Worten können die geschnittenen Glasfaserenden von einer Vielzahl von Direktzugpackungen stammen, die Enden zum Ausbilden eines Rovings bereitstellen, die geschnitten und verwendet werden. Harze, die bei Verbundprodukten der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können beispielsweise Polyester, heißhärtende Polyester, Epoxyvinylester, Urethane, Dicyclopentadien und andere heißhärtende Materialien umfassen, was jedoch nicht einschränkend ist. Die Glasfaser/Harzmischung lässt sich mit geringem Zurückspringen und Konformität um die Kanten und Ecken der Form leicht ausrollen.

Eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung von Verbundprodukten umfasst das Besorgen eines Rovings, das Zuführen des Rovings zu einer Roving-Sprühpistole, das Schneiden des Rovings, das Mischen des geschnittenen Rovings mit einem Harz, das Versprühen des gemischten Rovings und Harzes auf eine Form und das Rollen des gemischten Rovings und Harzes auf der Form. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst das Besorgen eines Rovings das Kombinieren einer Vielzahl von Glasfaserenden aus Direktzugpackungen zum Herstellen eines Rovings.

Bei nicht einschränkenden Ausführungsformen können Verfahren zur Ausbildung von Verbundprodukten ferner das Steuern der elektrostatischen Ladung in dem Roving umfassen. Das Potential für die elektrostatische Ladung in dem Rovingprodukt kann auf verschiedene Arten und Weisen gesteuert werden, wie beispielsweise durch Zugabe von antistatischen Mitteln zu dem Bindemittel, durch Modifizieren der Zusammensetzung der Rolle (oder "cot") in der Schneidvorrichtung, durch Zerstäuben eines antistatischen Mittels in der Luftzufuhr der Sprühpistole, durch Verwenden einer Ionisierungskammer und durch Anlegen einer Spannung an das Rovingprodukt vor dem Schneiden.

Verbundprodukte der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Boote, Bontrümpfe, Fahrzeugteile, Badewannen, Duschen, Wohnmobilaufsätze, und dergleichen umfassen.

Eine Ausführungsform eines Systems der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung von Verbundprodukten kann eine Vielzahl von Direktzugpackungen, die jeweils ein Glasfaserende aufweisen, eine Quelle für Harz, eine Roving-Pistole und eine Form umfassen, wobei ein Roving aus der Vielzahl von Direktzugpackungen erzielt wird, der Roving geschnitten und mit einem Harz gemischt wird, das gemischte Roving und Harz auf eine Form gesprüht werden, und das gemischte Roving und Harz auf der Form gerollt werden. Die Direktzugpackungen können auf einer Packungseinheit der vorliegenden Erfindung angeordnet werden.

Zusätzlich zu den Sprühpistolen-Roving-Operationen können die Rovings der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl von anderen Operationen verwendet werden, einschließlich Matten, Paneele und andere Anwendungen, bei denen ein Rovingprodukt mit einer Vielzahl von Enden verwendet wird, und bei denen ähnliche Kernpunkte eine Rolle spielen (beispielsweise Spalteffizienz, Zurückspringen, Konformität, etc.).

Eine Ausführungsform wird nun in den nachfolgenden spezifischen, nicht einschränkenden Beispielen dargestellt.

In einem Ofen wurde geschmolzenes Glas erzeugt und einer Ziehdüse unter Verwendung von Techniken, die Fachleuten bekannt sind, zugeführt. Das geschmolzene Glas wurde durch eine Ziehdüse geleitet, um Glasfaserfilamente zu erzeugen. Die Ziehdüse hatte einen Durchsatz von 200 Pfund pro Stunde, hatte 2.400 Spitzen, wobei jede Spitze einen Durchmesser zwischen 9 und 13 Mikrometer aufwies, und wurde in sechs Wege aufgeteilt. Diese Ziehdüse erzeugte 2.400 Glasfaserfilamente mit Durchmessern zwischen 9 und 13 Mikrometern. Der Filamentnominaldurchmesser betrug 10,8 Mikrometer ("H" Filament).

Die Glasfaserfilamente wurden dann wenigstens teilweise mit einem Bindemittel unter Verwendung einer Aufbringvorrichtung für Bindemittel beschichtet. Das Bindemittel, das zum Beschichten der Glasfaserfilamente verwendet wurde, wurde gemäß der Zusammensetzung erzeugt, die in Tabelle 1 aufgeführt ist. Der nominale Glühverlust der Glasfaser betrug ein (1,0) Gew.-%.

Nach dem Beschichten wurden die Glasfaserfilamente vor dem Wickeln zu sechs (6) Enden unter Verwendung von Techniken, die Fachleuten bekannt sind, zusammengefasst. Die sechs (6) Enden wurden dann auf einer Spule des Modells Nr. DRH-4T, die kommerziell von Shimadzu Corporation erhältlich ist, gewickelt. Jedes Ende wurde zu einer Direktzugpackung gewickelt. Die Spule wurde bei einer Wickelgeschwindigkeit von 4.000 Meter pro Minute betrieben.

Die Direktzugpackungen wurden anschließend in einem Ofentrockner für 10 Stunden bei einer Temperatur zwischen 240 und 300°F getrocknet.

Die Direktzugpackungen wurden anschließend verwendet, um ein zusammengesetztes Direktzugroving zu erzeugen. Achtundzwanzig Direktzugpackungen wurden auf ein Spulengestellt geladen, um diese der Roving-Spule zuzuführen. Die Direktzugpackungen wurden einer Roving-Spule des Modells 868 zugeführt, die von FTS/Leesona of Burlington, NC, kommerziell erhältlich ist. Die Roving-Spule wickelte die Direktzugpackungen, um ein zusammengesetztes Direktzugroving bei einer Geschwindigkeit von 335,28 Meter (1.100 Fuss) pro Minute zu erzeugen. Ein antistatisches Mittel des Typs EM-6661-A, das kommerziell von Cognis erhältlich ist, wurde auf die Enden aus den Direktzugformpackungen aufgetragen, bevor die zusammengesetzte Direktzugrovingpackung bei einer Rate von zwei Millimetern pro Minute gewickelt wurde.

Die Konformität des zusammengesetzten Direktzugrovings wurde dann mit der Konformität eines herkömmlichen zusammengesetzten Rovings verglichen. Die bei diesem Vergleich verwendeten Packungen, die zum Ausbilden des herkömmlich zusammengesetzten Rovings benutzt wurden, wurden nicht unter Verwendung einer Direktzugspule gewickelt. Die Formpackungen wurden vielmehr unter Verwendung von herkömmlichen Formspulen bei einer Wickelgeschwindigkeit von 4.230 Meter pro Minute gewickelt. Jede Formpackung wurde in zwei Wege unterteilt (d.h. zwei Enden wurden auf jeder Formpackung gewickelt), wobei jedes Ende zweihundert Filamente mit einen Nominaldurchmesser von 10,8 Mirkometer aufwies ("H" Filament). Vor dem Wickeln wurden die Glasfaserfilamente zumindest teilweise mit einem Bindemittel unter Verwendung einer Aufbringvorrichtung für Bindemittel beschichtet. Das zum Beschichten der Glasfaserfilamente verwendete Bindemittel wurde gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung hergestellt. Der nominelle Glühverlust der Glasfaser betrug ein (1,0) Gew.-%. Achtundzwanzig Formpackungen wurden einer Roving-Spule des Typs Leesona Modell 868 zugeführt. Die Roving-Spule wickelte die Formpackungen, um ein herkömmliches zusammengesetztes Roving bei einer Geschwindigkeit von 335,28 Meter (1.100 Fuß) pro Minute zu erzeugen. Ein antistatisches Mittel des Typs EM-6661-A, das kommerziell von Cognis erhältlich ist, wurde auf die Enden aus den Direktzugformpackungen aufgetragen, bevor die zusammengesetzte Direktzugrovingpackung bei einer Rate von zwei Millimetern pro Minute aufgewickelt wurde.

Die Konformität wurde wie folgt gemessen. Zuerst wurde das zusammengesetzte Direktzugroving geschnitten, mit einem Harz gemischt und auf eine "Stufenform" gesprüht. Die "Stufenform" ist eine Form mit dem Erscheinungsbild einer Treppe mit vier Stufen, wobei jede Stufe zehn Inch breit und zehn Inch hoch ist. Das zusammengesetzte Direktzugroving und das Harz wurden einer Magnum-Zerstäubungs-Sprühpistole zugeführt. Das in diesem Beispiel verwendete Harz war Polylite 33087-00 Polyesterharz, das kommerziell von Reichhold, Inc. erhältlich ist. Das Glas-zu-Harz-Verhältnis betrug 30 Gew.-%. Nach dem Sprühen der geschnittenen Roving/Harz-Mischung auf die Stufenform verwendete ein Bediener eine Stahlwalze, ähnlich solcher Walzen, die für Dusch/Badewannen und in der Boot-Industrie verwendet werden, um die gesprühte Roving/Harz-Mischung zu rollen. Da ein übermäßiges Rollen Konformität und Zurückspringen verursachen kann, war das Rollmaß bei der Testprozedur begrenzt. Das Rollen war auf drei Durchläufe parallel zu der Stufe und auf drei Durchläufe senkrecht zu der Stufe beschränkt. Nachdem die Roving/Harz-Mischung gerollt wurde, wurde eine Länge von zwölf Inch entlang der Länge einer Stufe markiert. Die Anzahl von geschnittenen Enden, die nicht der Außenseitenecke der Stufe entsprach, wurde gezählt. Die Gesamtanzahl der nicht entsprechenden geschnittenen Enden wurde durch den linearen Abstand (zwölf Inches) geteilt, um die Konformität zu erzielen, die als eine Anzahl der Vorkommen pro Inch gemessen wurde. Durch Addieren der Anzahl von in dem markierten Abstand störenden Bündel, 12'', erhalten wir (Vorkommen/Inch), das berechnet wird durch (Summe der störenden Bündel/Abstand (in unserem Fall 12'')).

Die Konformität des herkömmlichen Rovingproduktes wurde auf die gleiche Art und Weise gemessen, indem das herkömmliche Rovingprodukt einer Roving-Pistole zugeführt wurde.

Die Konformitätsergebnisse waren hier folgende: Produkt Konformität (Vorkommen/Inch) Zusammengesetzte Direktzugroving Probe Nr. 1 1,5 Zusammengesetzte Direktzugroving Probe Nr. 2 1,0 Herkömmliches zusammengesetztes Roving – Packung 1, Probe Nr. 1 2,1 Herkömmliches zusammengesetztes Roving – Packung 1, Probe Nr. 2 3,4 Herkömmliches zusammengesetztes Roving – Packung 2, Probe Nr. 1 2,1 Herkömmliches zusammengesetztes Roving – Packung 2, Probe Nr. 2 1,7

Wie es in der obigen Tabelle dargestellt ist, zeigten die zusammengesetzten Direktzugrovings der vorliegenden Erfindung verbesserte Konformität gegenüber herkömmlichen zusammengesetzten Rovings. Die Konformität der zusammengesetzten Direktzugrovings betrug 1,5 Vorkommen oder weniger pro Inch für jede Probe.

Im Beispiel 2 wurde eine Direktzugprobe mit einem einzelnen Ende auf eine Direktzugspule gewickelt, wie es unter Bezugnahme auf Beispiel 1 beschrieben wurde. Ähnlich wurde eine Formpackung auf eine herkömmliche Formspule gewickelt, wie es unter Bezugnahme auf Beispiel 1 beschrieben wurde. Wie es zuvor beschrieben wurde, umfassten die Formpackungen jeweils zwei Enden. Bei diesem Beispiel wurde nur ein Ende aus der Formpackung gemessen. Das Aspektverhältnis des Endes aus der Direktzugpackung wurde dann mit dem Aspektverhältnis von einem der beiden Enden in der Formpackung verglichen.

Das Aspektverhältnis der zwei Produkte wurde wie folgt gemessen. Jedes Ende wurde durch zwei senkrechte Sensoren zugeführt. Bei den Sensoren handelte es sich um das Modell Nr. LS-7030M, das kommerzielle von Keyence Corporation of Woodcliff Lake, New Jersey, erhältlich ist. Die Sensoren wurden senkrecht angeordnet, so dass sie die senkrechten Abmessungen des Querschnittes des Endes gemessen haben, das zwischen den Sensoren hindurchgeführt wurde.

Zwei Querschnittabmessungen (als X und Y bezeichnet) wurden gemessen. Diese senkrechten Abmessungen wurden von den Sensoren gemessen, als das Ende zwischen den Sensoren zugeführt wurde. Aufgrund technischer Grenzen war es nicht möglich, die Ausrichtung der Enden zu steuern, als diese zwischen den Sensoren durchgeführt wurden, so dass die Sensoren nicht immer die breitesten oder engsten Abmessungen des Querschnitts messen konnten. Deshalb wurde eine Formel entwickelt, um die sichtbare Faserbreite basierend auf jedem Datenpaar zu berechnen. Die sichtbare Faserbreite, Z, wird durch die folgende Formel berechnet:

Die Versuchsbedingungen waren dieselben für das Ende aus der Direktzugpackung und für das Ende aus der herkömmlichen Formpackung, so dass der nachfolgend beschriebene Test separat in Bezug auf beide Enden durchgeführt wurde. Ein Ende wurde zwischen den Sensoren bei einer Rate von 2,44 Meter (8 Fuß) pro Minute durchgeführt.

Das Ende wurde für 300 Sekunden zugeführt, wobei während dieser Zeitdauer 1.000 Datenpaare (X, Y) aufgezeichnet wurden. Eine sichtbare Faserbreite, Z, wurde für jedes Datenpaar unter Verwendung der oben genannten Formel berechnet. Der kleinere der zwei Datenpunkte (min(X, Y)) wurde als Querschnittshöhe verwendet, so dass ein Proben-Aspektverhältnis für jedes Datenpaar (X, Y) unter Verwendung der nachfolgenden Formel berechnet wurde:

Entsprechend wurden für diesen Test eintausend Proben-Aspektverhältnisse sowohl für das Direktzugende als auch für das Ende aus der herkömmlichen Formpackung gemessen. Das kleinste dieser eintausend Proben-Aspektverhältnisse wurde als das effektive Aspektverhältnis für das Ende ausgewählt, das kleinste Proben-Aspektverhältnis der Situation entspricht, bei der die breiteste und engste Abmessung des Endes mit den Sensoren fluchten, welche die X- und Y-Abmessungen messen.

Das effektive Aspektverhältnis der Enden aus einer herkömmlichen Formpackung wurde zwei Mal gemessen, das effektive Aspektverhältnis lag im Bereich von 5,0 bis 5,9.

Das effektive Aspektverhältnis von Enden aus Direktzugpackungen wurde drei Mal gemessen, und das effektive Aspektverhältnis lag im Bereich von 5,9 bis 7,1.

Beispiel 2 zeigt, dass die Enden aus Direktzugpackungen flacher als Enden sind, die auf eine herkömmliche Formspule gewickelt sind, wodurch die zuvor beschriebenen wünschenswerten Effekte erzielt werden können, wenn sie in Rovings verwendet werden.

Wünschenswerte Eigenschaften, die durch Rovings der vorliegenden Erfindung erzielt werden können, die am Verwendungspunkt zusammengesetzt werden können, umfassen die Eliminierung des Bedarfs an einem zusammengesetzten Rovingprozess zum Erzeugen von Rovings zur Verwendung in Sprühpistolen-Roving- und anderen Anwendungen, einer Reduzierung der Herstellungskosten für die Herstellung von Rovingprodukten, eine geringere Handhabung während der Herstellung der Rovingprodukte, die Produktion von Rovingprodukten mit einer im Wesentlichen vollständigen Spalteffizienz, die Herstellung von Rovingprodukten mit minimierten Durchhängen oder Ablösungen, die Probleme während einer nachfolgenden Verarbeitung erzeugen können, da die Möglichkeit, Rovingprodukte mit einem geringeren Glühverlust herzustellen, die Produktion von Rovingprodukten, die eine verbesserte Harzdurchdringung ermöglichen, eine Reduktion des Zeitaufwandes, der dazu erforderlich ist, Enden während der Verwendung der Rovingprodukte zu finden, eine Reduktion der Menge von Dünnrohrabfall beim Verwenden der Rovings, die Produktion eines Rovingproduktes, das einfacher ausgerollt werden kann, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf einer Form versprüht wurde, die Produktion eines Rovingproduktes mit geringerem Rücksprung, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht wurde, und die Produktion eines Rovingproduktes mit verbesserter Konformität, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht wurde, wobei dies jedoch nicht einschränkend ist.

Wünschenswerte Eigenschaften, die zusammengesetzte Rovingprodukte der vorliegenden Erfindung aufweisen, umfassen eine Reduzierung der Herstellungskosten zur Ausbildung von Rovingprodukten, eine geringere Handhabung während der Ausbildung von Rovingprodukten, die Ausbildung von Rovingprodukten mit im Wesentlichen vollständiger Spalteffizienz, die Ausbildung von Rovingprodukten mit minimierten Durchhängen oder Ablösungen, die Probleme während einer darauf folgenden Verarbeitung erzeugen können, die Möglichkeit, Rovingprodukte mit einem geringeren Glühverlust auszubilden, die Ausbildung von Rovingprodukten, die eine verbesserte Harzdurchdringung gestatten, eine Reduzierung der Zeit, die dafür erforderlich ist, Enden während der Anordnung der Packungen in zusammengesetzten Rovingprodukten aufzufinden, eine Reduzierung der Menge von Dünnwandabfall bei der Verwendung der Rovings, die Ausbildung eines Rovingproduktes, das einfacher ausgerollt werden kann, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht wurde, die Ausbildung eines Rovingproduktes mit geringerem Rücksprung, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht wurde, und die Ausbildung eines Rovingproduktes mit verbesserter Konformität, nachdem es mit einem Harz gemischt und auf eine Form gesprüht wurde.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wurden zur Lösung verschiedener Aufgaben der Erfindung beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich der Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen. Fachleuten sollte klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Adaptionen möglich sind, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.