FI59979C - Foerfarande och anordning foer att omvandla ett utdragbart material till fibrer - Google Patents

Description

k#r.| [B] (11)KUULUTUS|ULKAI$U CQQnq l J ' ' UTLAGGNINGSSKItlFT 07^/9 (S1) Ky.ik.Va3 O 03 B 37/06 SUOMI — FINLAND" (21) P«*nttlh*lt*im» — PK«ntanteknln| 762275 (22) HtkamitpUvi — Aia6knln|*daf 09.08.76 ' ' (23) AlkupUvt — GUtlghatadag 09.08.76 (41) Tullut {ulklMkd — Bllvlt affantlig 10.08.77

Patentti· ja rekisterihallitus . (44) Nlhavllulpsner» |i kuuLlulkalsun pvm. —

Patent- och regieterstyralsan Antdkan utl&gd och utlokrUun pubitcend 31*07*81 (32)(33)(31) Pyritty etuoikeus -Begird priority 09- 02.76

Ranska-Frankrike(FR) 7603^16 (71) Saint-Gobain Industries, 62, Bö Victor-Hugo, F-92209 Neuilly Sur Seine, Ranska-Frankrike(FR) (72) Dominique Plantard, Rantigny, Jean A. Battigelli, Rantigny,

Marcel Levecque, Saint-Gratien, Ranska-Frankrike(FR) (7^) Berggren Oy Ab (5^) Menetelmä ja laite vedettävän aineen muuttamiseksi kuiduksi - Förfarande och anordning för att omvandla ett utdragbart material, till fibrer

Keksintö koskee menetelmää venytettävissä olevan aineksen muuttamiseksi kuiduiksi venyttämällä aines, joka on viety vuorovaikutus vyöhykkeeseen, joka on muodostettu johtamalla kaasusuihku eli kantosuihku poikittaisesti kaasuvirtaan eli päävirtaan, jonka suihkun kineettinen energia tilavuusyksikköä kohti on niin suuri, että se pystyy tunkeutumaan päävirtaan.

Tämä menetelmä on suomalaisen patentin n:o 57247 (pat.hak.n:o 983/74) kohteena. Esillä oleva keksintö koskee parannuksia mainitun patentin kohteena olevaan laitteeseen ja menetelmään.

Keksintö tarkoittaa näin ollen menetelmää kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineesta, etenkin lämpöplastisesta aineesta, jossa menetelmässä venytettävää ainetta olevia säikeitä venytetään pääkaasuvirran erillisissä vuorovaikutusvyöhykkeissä, jolloin kukin vuorovaikutusvyöhyke on saatu aikaan saattamalla pienempi kaasusuihku tunkeutumaan pääkaasuvirtaan, jonka kaasusuihkun kineettinen energia tilavuusyksikköä kohti on suurempi kuin pääkaasuvirran, joka menetelmä on tunnettu siitä, että kukin kaasusuihku on erillään pääkaasuvirran rajasta ja suunnattu kulkurataa pit- 2 59979 kin, joka kohtaa venytettävää ainetta olevan säikeen, ja kukin ainesäie syötetään ensin kaasusuihkuun venytettäväksi siinä ennenkuin se saavuttaa pääkaasuvirran rajan, ja osaksi venytetty säie syötetään sitten kantokaasusuihkunsa avulla vastaavaan vuoro-vaikutusvyöhykkeeseen edelleen venytettäväksi.

Keksinnön erään tunnusmerkin mukaan kantokaasusuihku kehitetään ylävirtaan ainesäikeestä, katsottuna pääkaasuvirran virtaussuun-nasta.

Keksinnön erään toisen tunnusmerkin mukaan kantokaasusuihku suunnataan 3-45° ja sopivimmin noin 10° kulmassa venytettävää ainetta olevan säikeen suuntaan nähden.

Keksinnön erään lisätunnusmerkin mukaan ainesäikeen poikkileikkauspinta-ala sillä alueella, jolla se kohtaa kantokaasusuihkun, on yhtä suuri tai mieluummin pienempi kuin kantokaasusuihkun poikkileikkauspinta-ala.

Keksintö tarkoittaa myös laitetta kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineesta, johon laitteeseen kuuluu kehityslaite pääkaasuvirran johtamiseksi ulosvirtausaukosta, ainakin yksi kehityslaite kantokaasusuihkujen kehittämiseksi, joiden kineettinen energia tilavuusyksikköä kohti on suurempi kuin pääkaasuvirran, jossa kehityslaitteessa on pääkaasuvirran ulosvirtausaukkoa pienemmät ulosvirtausaukot, jotka suuntaavat kantokaasusuihkut poi-kittaissuunnassa pääkaasuvirtaan, ja venytettävän aineen syöttö-lähde, jossa on vähintään yksi syöttöaukko, ja keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että kukin kantokaasusuihkun ulos-virtausaukko ja kukin venytettävän aineen syöttöaukko sijaitsevat välimatkan päässä pääkaasuvirran rajasta, jolloin kukin syöttöaukko sijaitsee siten, että venytettävää ainetta oleva säie kohtaa kantokaasusuihkun kulkuradan kohdassa, joka sijaitsee välimatkan päässä pääkaasuvirrasta.

Kukin kantokaasusuihkun ulosvirtausaukko sijaitsee edullisesti ylävirtaan vastaavasta ainesäikeestä, ja ainesäiettä syötetään painovoiman vaikutuksesta venytettävän aineen syöttölähteestä.

3 59979

Keksinnön erään lisätunnusmerkin mukaan kantokaasusuihkujen ke-hityslaitteet on sovitettu vinosti venytettävän aineen säikeisiin ja pääkaasuvirtaan nähden niin, että jokainen kantokaasu-suihku tunkeutuu pääkaasuvirtaan vyöhykkeessä, joka on vaakasuunnassa siirretty venytettävän aineen syöttöaukosta, jolloin kantokaasusuihkujen ulosvirtausaukot edullisesti muodostavat 45-87° kulman pääkaasuvirran virtaussuunnan kanssa.

Kantokaasusuihkun ulosvirtausaukon ja pääkaasuvirran ylärajan välinen pystysuuntainen etäisyys on edullisesti 30-60 mm ja mieluimmin noin 45 mm.

Kantosuihkun lähtösuulakkeen läpimitta on edullisesti 0,3-3 mm ja mieluimmin noin 1 mm.

Venytettävän aineen lähtösuulakkeen ja kantosuihkun lähtösuulakkeen pystysuora välimatka on edullisesti noin 0-150 mm ja mieluimmin noin 85 mm.

Venytettävän aineksen syöttövetolevyn säätösuulakkeen läpimitta on edullisesti 1-10 mm ja mieluimmin noin 4 mm.

Suihkun lähtösuulakkeen ja venytettävän aineksen lähtösuulakkeen välimatka päävirran virtaussuunnassa on edullisesti 1-15 mm ja mieluimmin noin 5 mm.

Päävirran kehittävän polttimen poistoaukon mitta, mitattuna venytettävän aineksen syöttösuunnassa, on edullisesti 10-50 mm ja mieluimmin suuruusluokkaa 25 mm.

Venytettävää ainesta olevan langan keskiviivan välimatka polttimen lähtöaukosta, mitattuna kohtisuoraan aineksen syöttösuuntaan nähden, on 0-30 mm ja voi mieluimmin olla noin 5 mm.

4 59979

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan laite käsittää useita kuidu-tusasemia, joihin jokaiseen kuuluu venytettävän aineksen syöttölaite, kantosuihkun kehittämislaite mainittuun syöttölaitteeseen liittyneenä, sekä laite päävirran kehittämiseksi, joka toimii yhdessä mainittujen suihkujen kanssa muodostaen vuorovaikutusvyöhykkeet kutakin suihkua varten. Tämä laite voi käsittää yhden ainoan päävirran, johon liittyy useita kuidutusasemia.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen toimintatapa onseuraava:

Jokainen kantosuihku, syötettynä tietylle tasolle päävirran ylärajan yläpuolelle, saa aikaan ympäröivän ilman imeytymisen sillä tavoin, että suihku muodostaa imeytyneestä ilmasta koostuvan vaipan, joka läpimitaltaan vähitellen suurenee sikäli kuin se lähenee päävirran ylärajaa. Kantosuihku käsittää siis kaksi osaa: itse sydämen joka on se osa, joka on lähtenyt suihkusuulakkeesta, ja suihkun pääosan jota usein nimitetään "seosvyöhykkeeksi", so. se vyöhyke, jonka muodostaa sydämen kaasun ja mukaan imeytyneen ilman seos.

Suihkun sydän saattaa ulottua kolmesta kymmenen kertaa suihkun suulakkeen läpimitan verran tästä suulakkeesta poispäin, riippuen suulakkeesta lähtevän suihkun nopeudesta. Ottaen huomioon, että kyseessä olevissa laitteissa suihkusuulakkeen läpimitta on hyvin pieni, sydämen ulkonemismatka suulakkeesta on verraten lyhyt. Sydän on kartion muotoinen ja seosvyöhyke ympäröi sydäntä suulakkeen lähtötasosta alkaen, ja tämä vyöhyke, jonka läpimitta vähitellen suurenee suihkun alavirtaan päin, ulottuu reilusti suihkun kartiomaista sydäntä pitemmälle. Tässä laitteessa suihkusuulakkeen ja päävirran rajan välimatka on sellainen, että virran leikkauspiste sijaitsee sydämen kärjen alavirran puolella, joskin tiettyjen järjestelyjen mukaan sydän saattaa lähestyä pintaa tai jopa tunkeutua sen sisään. Kaikissa tapauksissa on sopivaa, että kantosuihkun ja päävirran leikkauspisteessä suihkun pääosan eli suihkuvirran kineettinen energia tai nopeus on niin suuri, että suihku pystyy tunkeutumaan päävirtaan ja muodostamaan siten suihkun ja päävirran välisen vuorovaikutusvyöhykkeen. Tällä vuorovaikutus vyöhykkeellä on samat yleiset tuntomerkit kuin sillä vuorovaikutus-vyöhykkeellä, joka on yksityiskohtaisesti selitetty edellä mainitussa suomalaisessa patentissa n:o 57247 (pat.hak.n:o 983/74).

5 59979

Siihen katsoen mitä edellä on sanottu, tarkastellaan nyt lasilankaa ja sen käyttäytymistä kantosuihkuun ja päävirtaan nähden. Niin kuin edellä on mainittu, lasilanka syötetään suulakkeesta, joka ontietyn matkan virran yläpuolella ja samoin kantokaasun lähtökohdan yläpuolella. Lasin lähtösuulake sijaitsee mieluimmin sillä tavoin, että se luovuttaa lasilankaa, joka painovoiman vaikutuksesta pudoten ottaa suunnan, joka kohtaa suihkun keskiviivan kohdassa, joka on selvästi päävirran ylärajan yläpuolella ja niin ollen myös vuorovaikutusvyöhyk-keen yläpuolella. Mitä enemmän lasilanka lähestyy kantosuihkua, sitä enemmän siihen vaikuttavat imuilmavirrat pakottaen sen taipumaan kantosuihkua kohti sen kohdan yläpuolelle, jossa lasilanka muuten olisi kohdannut mainitun suihkun keskiviivan. Imuvirtojen vaikutus pakottaa lasilangan lähestymään suihkua, ja riippuen lasin lähtösuulakkeen asemasta, tämä imuvirtavaikutus pakottaa lasilangan joko suihkun pääosan sisään tasolla, joka on sydämen alavirran puolella, tai vaipan eli ympäröivien imuilmakerrosten sisään. Näissä molemmissa tapauksissa lasilanka noudattaa kulkutietä, joka johtaa seosvyöhykkeeseen, ja mainittu lanka siirtyy suihkuvirran sisään laskeutuen aina vuorovaiku-tusvyöhykkeeseen saakka päävirrassa.

Imuilmavirrat kuljettavat siis lasilangat kantosuihkun seosvyöhykkee-seen, mutta se ei tunkeudu suihkun sydämeen. Imuilmavirrat pystyvät siis kuljettamaan lasilangan sydämen pintaan saakka, mutta se ei pysty tunkeutumaan suihkun sydämeen, mikä olisi toivottavaa lasilangan kat-. keilemisen välttämiseksi. Kun lasilanka tällä hetkellä on suihkun seos-vyöhykkeen vaikutuksen alaisena, se joutuu alttiiksi esivenytykselle, ja sen nopeus suurenee sikäli kuin se lähenee päävirran ylärajaa.

Paitsi tätä venytysvaikutusta, joka on luonteeltaan aerodynaaminen, lanka venytyksen aikana joutuu alttiiksi tietyille muille dynaamisille voimille, jotka pyrkivät lisäämään venytystä. Tämän jälkimmäinen venytysvaikutus on seurauksena langan taipumuksesta siirtyä suihkun keskustaa kohti ja sitten kulkeutua suihkun rajalle ja joutua imuilman vaikutukselle alttiiksi. Langan on sitten pakko palata suihkun sisustaan. Tämä toistuva sysäys vie aerodynaamisen venytysvaikutuksen päätökseen.

Esivenytetty lasilanka joutuu sitten kantosuihkun ja päävirran vuoro-vaikutusvyöhykkeeseen osaksi lasin painovoimasta johtuvan kiihtyvyyden ja edellä selitetyn esivenytyksen johdosta, ja osaksi itse vuorovaiku-tusvyöhykkeeseen edellä mainitussa suomalaisessa patentissa n:o 57247 6 59979 (pat.hak.n:o 983/74) selitetyllä tavalla muodostuneiden virtojen vaikutuksesta .

Niinpä siis nähdään, että keksinnön mukaan lasilangalle tapahtuu kaksi perättäistä venytysvaihetta. Voidaan myös todeta, että kun lasilanka on joutunut kantosuihkun vaikutuksen alaiseksi suihkua ympäröivien imuilmavirtojen johdosta, esivenytys tapahtuu ilman,että siitä seuraa lasilangan katkeilemista, ja lisäksi, että toinen venytysvaihe, joka tapahtuu kantosuihkun ja päävirran vuorovaikutusvyöhykkeessä, myös saadaan aikaan ilman muodostumassa olevan kuidun katkeilemista. Tämän kaksivaihetekniikan ansiosta on siis mahdollista valmistaa pitkiä kuituja.

Esillä olevan keksinnön mukainen tekniikka tarjoaa tärkeitä etuja verrattuna ennestään tunnettuihin tekniikoihin. Sen mukaan voidaan valmistaa pitkiä kuituja samalla mahdollistaen pitempi välimatka kaluston tiettyjen elinten välillä, varsinkin päävirran kehittimen eli polt-timen ja sen lisäkappaleiden eli huulien välillä, kantosuihkun lisä-kappaleiden ja siihen liittyvän ilman tai kaasun syöttölaitteen ja lasin syöttölaitteen välillä, siihen mukaanluettuna vetolevy tai senkaltainen laite, jossa on lasisuulakkeet. Tästä elinten toisistaan loitontamisesta on etua paitsi asennuksen rakenteen kannalta, myös se etu, että se tekee helpommaksi ja tarkemmaksi toimintaolosuhteiden säädön, varsinkin päävirran länqpötilan ja lasin kanna tus suihkun syöttölaitteen säädön. Lisäksi tästä keksinnön mukaisesta sovituksesta on se etu, että lasin syöttölaitteen ja sen vyöhykkeen, jossa lasi kohtaa kantosuihkun, välinen tila tekee mahdolliseksi käyttää suurempia suulakkeita lasia varten (mikä on joskus toivottavaa erikoistarkoituksia tai erityisten raaka-aineiden käyttöä varten) koska, lasilankojen kulkiessa vapaasti pudoten, niiden läpimitta pienenee painovoiman ja pintajännityksen vaikutuksesta. Lankojen läpimitan on tietenkin oltava verraten pieni alkuvenytyksen hetkellä, ja tämä toivottu pieni läpimitta saadaan helposti aikaan vapaan putouksen avulla huolimatta siitä että käytetään mitaltaan verraten suuria syöttösuulakkeita.

Keksinnön mukaan saavutetaan vielä eräs tärkeä etu, joka johtuu siitä, että vetolevyssä tai muussa lasin syöttölaitteessa voidaan käyttää korkeampaa lämpötilaa, minkä ansiosta voidaan käyttää raaka-aineita, joiden venytyslämpötila on korkeampi. Itse asiassa lasilangan vapaan putoamisen aikana lanka hiukan jäähtyy kosketuksensa johdosta ympäröi- 7 59979 vän ilman kanssa ja tästä syystä lasilanka siis tulee syötetyksi alku-venytykseen sopivassa lämpötilassa.

Tiettyjen edellä mainittujen tekijöiden johdosta esillä oleva keksintö helpottaa eräiden sulatettujen raaka-ainetyyppien käyttöä kuitujen valmistukseen, esimerkiksi kuonan ja eräiden lasilaatujen käyttöä, jotka eivät virtaa yhdenmukaisesti pienimittaisista syöttösuulakkeis-ta. Kun sulatetun aineksen syötössä voidaan käyttää suurempiini tta is ia syöttösuulakkeita ja korkeampia lämpötiloja, käy mahdolliseksi saavuttaa syötön ja jopa venytyksen yhdenmukaisuus sellaisillakin venytettävillä raaka-ainetyypeillä, joita muuten ei voitaisi käyttää tekniikassa, joka perustuu kuitujen valmistukseen venyttämällä sulaa ainetta olevaa lankaa.

Muita keksinnön ominaisuuksia ja etuja selviää seuraavasta selityksestä, joka koskee eräitä rajoittamattomina esimerkkeinä esitettyjä keksinnön sovellutusmuotoja.

Selityksessä viitataan oheiseen piirustukseen,joka esittää suurennetussa mittakaavassa erästä keksinnön sovellutusmuotoa. Piirustuksessa:

Kuvio 1 on aksonometrinen osakuvanto, joka esittää kalustoa, johon kuuluu pääkaasuvirran kehittämisiä!te, laite, jolla kehitetään joukko kantosuihkuja, jotka sijaitsevat pääkaasuvirran yläpuolella ja ovat suunnatut alaspäin päävirtaa kohti, sekä laite,jolla muodostetaan la-silankoja, jotka syötetään alaspäin painovoiman avulla vyöhykkeestä, joka sijaitsee suihkujen yläpuolella, suihkujen vaikutusalueella, siten, että ne lopuksi joutuvat suihkujen ja päävirran vuorovaikutus-vyöhykkeen vaikutuksen alaisiksi.

Kuvio 2 on pysty leikkauskuvanto yhdestä keksinnön mukaisesta kuidu-tusasemasta, ja kuvio 3 on kuvion 2 kaltainen, mutta kaaviollisempi kuvanto, joka lisäksi esittää eräitä numeerisia suhteita, jotka on otettava huomioon valittaessa niitä olosuhteita, jotka näyttävät edullisimmilta keksintöä toteutettaessa.

β 59979 Tässä piirustuksessa lasin syöttölaite käsittää upokkaan eli vetole-vyn 1/ johon voidaan syöttää sulaa lasia millä tahansa sopivalla tavalla, esimerkiksi kuviossa 3 kohdassa 2 esitetyn etusäiliön avulla. Lasin syöttösuulakkeet 3 luovuttavat sulaa lasia olevat langat alaspäin painovoiman avulla, niin kuin kohdasta S näkyy.

Pääkaasuvirta lähetetään yleisesti vaakasuoraan suuntaan suuttimesta 4, ja sitä on merkitty nuolella 5. Pääkaasuvirta voi lähteä generaattorista, joka yleisesti käsittää polttimen, niin että päävirta koostuu palamistuotteista lisäilman kanssa tai ilman sitä.

Niin kuin piirustuksesta näkyy, pääkaasuvirran yleinen suunta on vaakasuora, suulakkeiden 3 alapuolella, joista lasilangat S lähtevät.

Välikorkeudella upokkaan ja päävirran lähetyslaitteen 4 välillä sijaitsevat suihkuputket 6, joissa kussakin on lähtösuulake 7 ja joihin syötetään kaasua jakoputkea 8 myöten jota puolestaan syötetään yhdys-putkesta, josta osa on esitetty kohdassa 9.

Suihkuputkiin 6 syötettävä kaasu voi olla peräisin generaattorista, jonka muodostaa poltin, jonka palamistuotteet voivat muodostaa kaasusuihkut joko lisäilman kanssa tai ilman sitä. Mieluimmin palamiskaasut laimennetaan ilmalla liian korkeiden lämpötilojen välttämiseksi suihku-putkien läpi virtaavissa kaasuissa.

Kukin suihkuputki 6 suulakkeineen 7 on sijoitettu siten, että se lähettää kantokaasusuihkun alaspäin kohdasta, joka on hyvin lähellä lasilankojen S kulkutietä ja mieluimmin sillä puolella lankaa S, joka pääkaasuvirran 5 virtaussuuntaan nähden on ylävirran puolella lasilangasta. Lisäksi kukin suihkuputki 6 suulakkeineen 7 on sijoitettu niin, että se lähettää kantokaasusuihkun kulkutietä myöten, joka on suunnattu alaspäin ja pääkaasuvirtaa kohti niin, että tämän suihkun keskiviiva on kalteva pystysuoraan nähden, niin että lasilangan kulkutien ja kaasusuihkun kulkutien projektiot leikkaavat pisteessä, joka on matkan päässä pääkaasuvirran 5 ylärajan yläpuolella.

Pääkaasuvirran pystysuoran ulottuvuuden ja myös leveyden on oltava huomattavasti suuremmat kuin kunkin kantosuihkun poikittaismitta, niin että sopiva tilavuusmäärä päävirtaa riittää kutakin suihkua kohti vuorovaikutusvyöhykkeen kehittämiseksi päävirran kanssa. Tätä 9 59979 samaa tarkoitusta varten kantosuihkun kineettisen energian on lisäksi oltava päävirran kineettiseen energiaan verrattuna suihkun ja virran toimintavyöhykkeessä niin suuri, että suihku tunkeutuu päävirtaan.

Niin kuin suomalaisessa patentissa n:o 57247 (pat.hak.n:o 983/74) on selitetty, tämä vaatii, että suihkun kineettisen energian tilavuus-yksikköä kohti on oltava huomattavasti suurempi kuin päävirran. Lisäksi kantosuihkun nopeuden on mieluimmin oltava huomattavasti suurempi kuin sen lasilangan nopeus, jota painovoiman avulla syötetään kosketuskohtaansa kohti kantosuihkun kanssa ja samoin useimmiten suurempi kuin päävirran nopeus.

Kukin kuidutusasema toimii seuraavasti:

Piirustuksesta, varsinkin kuviosta 2 näkyy, että kantosuihkun sydän C aiheuttaa viivoilla A merkittyjen ilmavirtojen imeytymisen mukaan, jolloin tällä tavoin mukaanimeytyneen ilman määrä vähitellen lisääntyy kantosuihkun kulkutien varrella. Kun kokonaissuihku, so. suihkun sydämen kaasu sekoittuneena imeytyneeseen ilmaan, saavuttaa päävirran rajan, muodostuu vuorovaikutusvyöhykealueelle, joka kuviossa 2 on merkitty varjostuksella 1.

Kun sulaa lasia oleva lanka S laskeutuessaan lähestyy suulakkeesta 7 ulos syöksyvää kantosuihkua, suihkun vaikutuksesta muodostuneet imu-ilmavirrat saattavat lasilangan suunnan muuttumaan kaasusuihkua kohti, niin kuin kohdassa 10 on esitetty. Vaikka lasin suulake 3 voi olla läpimitaltaan eli poikkileikkaukseltaan suurempi kuin kaasusuihkun suulake 7, lasilangan S painovoimasyötöstä aiheutuu huomattava lasilangan läpimitan pieneneminen, niin että kun lasilanka saapuu kantosuihkuun, langan läpimitta on huomattavasti pienempi kuin lasisuulakkeen läpimitta. Koska kaasusuihkun nopeus on suuri lasisuihkun nopeuteen verrattuna, niin silloinkaan kun lasilanka kohtaa suihkun ylävirran puolisella alueella lähellä suihkun sydäntä, lasilanka ei tunkeudu suihkun sydämeen. Kuitenkin suihkua ympäröivien imuilmavirtojen johdosta lasilanka alkaa "ratsastaa" suihkun sydämen pinnalla suihkua ympäröivässä imuilmavaipassa tai menee kokonaissuihkun sisään vasta sydämen alavirran puolella.

Imuilmavirtojen vaikutus, samalla kun se kuljettaa lasilangan kanto-suihkuun, stabiloi lasilangan syötön ja tekee mahdolliseksi kompensoida pienet lasisuulakkeen ojennusvirheet suihkusuulakkeeseen nähden.

10 59979

Erillisen suihkun imuvaikutusten johdosta lasilanka joutuu kaasuseos-vyöhykkeeseen, joka on syntynyt suihkun sydämestä ja imeytyneestä ilmasta ilman, että siitä seuraa langan tai näin muodostuneen kuidun katkeilemista eli särkymistä. Tätä vaikutusta vahvistaa se, että selitetyssä ja esitetyssä laitteessa lasilanka ei lainkaan joudu muuttamaan äkillisesti kulkutiensä suuntaa ennen kuin sille tapahtuu huomattava venytys, joka pienentää sen läpimittaa ja sen hitautta.

Sen johdosta, että lasilanka joutuu kantosuihkun seosvyöhykkeeseen, lanka siis tulee osittain venytetyksi, mikä muodostaa ensimmäisen vaiheen siitä kaksivaiheisesta venytyksestä josta edellä on ollut puhe. Tämän osittaisen venytyksen johdosta kuidunpituus suurenee ja tätä pitenemistä helpottaa aaltojen ja silmukoiden muodostuminen niin kuin kohdassa 12 on esitetty. Huomattakoon kuitenkin,että lasilanka pysyy ehjänä,kun tässä ensimmäisessä venytysvaiheessa muodostuneet kuidun silmukat siirtyvät laskeutuen seosvyohykkeen mukana.

Siinä kohdassa, jossa pääkaasuvirta kohtaa kantosuihkun, tämä tunkeutuu päävirtaan. Tämä kantosuihkun päävirtaan tunkeutuminen aiheuttaa suihkun ja päävirran välisessä vuorovaikutusvyöhykkeessä virtoja, jotka saattavat osaksi venytetyn lasilangan tunkeutumaan päävirran sisustaan ja niin ollen saavat aikaan toisen venytysvaiheen. Tästä seuraa uusi muodostumassa olevan kuidun piteneminen. Kuidun pitenemistä auttaa uusien aaltojen muodostuminen, josta aiheutuu uusien,vielä suurempien silmukoiden muodostuminen päävirran sisässä, niin kuin kohtaan 13 on hahmoteltu. Huolimatta tästä vaikutuksesta kuitu pysyy ehjänä ja päävirta kuljettaa sen pois varsin pitkän kuidun muodossa. Tällä tavoin yksi ainoa sulaa lasia oleva lanka tulee muunnetuksi yhdeksi ainoaksi lasikuiduksi kaksivaiheisessa venytystoimituksessa. Selvää on, että kun tämä kaksivaiheinen venytys suoritetaan, lasin lämpötila ja kantosuihkun lämpötila samoin kuin päävirran lämpötila asetellaan arvoihin, jotka pysyttävät lasin sen venytystä varten halutussa Olotilassa koko ensimmäisen venytysvaiheen aikana ja koko toisen venytys-vaiheen aikana, kunnes venytys on päättynyt kantosuihkun ja päävirran vuorovaikutusvyöhykkeessä.

Selvää on, että keksintöä toteutettaessa voidaan käyttää useita kuidu-tusasemia niin kuin kuviossa 1 on esitetty. Tällöin käytetään päävir-taa 5, joka kuvion 2 tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa on jatkettu eli suurimittainen ja myös upokasta, joka on samaan suuntaan jatkettu H 59979 ja joka käsittää useita lasin syöttösuulakkeita. Lisäksi käytetään useita suihkuputkia 6, joissa kussakin on suulake yhtä upokkaan suulakkeista lähtevää lasilankaa S varten. Useita suihkuputkia voidaan syöttää suihkukaasulla yhteisen jakoputken 8 kautta.

Edellä mainitun suomalaisen patentin n:o 57247 (pat.hak.nto 983/74) selityksessä on mainittu lisätietoja yleisistä toimenpiteistä jotka koskevat useiden kuidutusasemien käyttöä sekä muita yksityiskohtia kuten esimerkiksi kuitujen kokoamislaitteita sekä lasin, päävirran ja kantosuihkun syöttöjärjestelmiä. Tämä selitys käsittää myös tiedot, jotka koskevat niitä parametrejä, joita käytetään kaasusuihkun ja päävirran välisen vuorovaikutusvyöhykkeen aikaansaamiseen.

Mitä tulee esillä olevan keksinnön mukaista kalustoa koskeviin numeroarvoihin, tässä viitataan kuvioon 3, jossa on käytetty eräitä symboleja edustamaan tiettyjä mittoja. Nämä symbolit on lueteltu seuraavas-sa taulukossa, jossa annetaan myös tyypilliset eli keskimääräiset mitat millimetreissä sekä kunkin mitan vaihtelurajat.

Kaluston Mitta Symboli Keskiarvo Vaihtelu- osa (mm) raja (mm)

Vetolevy Lasisuulakkeen läpimitta d,p 4 1-10 2 suulakkeen välimatka 10 vähint. 5

Kantosuihku Suihkuputken sisäläpimitta dt 1 0,3-3

Suihkuputken ulkoläpimitta 1,5 0,7-5

Suihkujen välimatka 10 vähint. 5 Päävirran Huulten välinen pystysuora 1 25 10-50 lähtösuutin välimatka eli lähtöpoikki- leikkauksen korkeus Lähtöpoikkileikkauksen 300 20-500 leveys

Edellä mainittujen mittojen lisäksi on syytä ottaa huomioon tietyt välimatka- ja kulmasuhteet, jotka esitetään seuraavassa taulukossa joka antaa tyypilliset eli keskimääräiset mitat millimetreissä tai asteissa sekä kutakin näistä mitoista koskevat vaihtelurajat.

i2 59979

Ominaisuudet Symboli Keskimäärä!- Vaihtelu- nen arvo rajat (mm tai °) (mm tai °)

Pystysuora välimatka kantosuihkun ZJB 45 30-60 lähtösuulakkeen ja päävirran virtauksen ylärajan välillä

Pystysuora välimatka lasilangan ZJF 85 0-150 syöttösuulakkeen ja kantosuihkun lähtösuulakkeen välillä

Vaakasuora välimatka lasilangan XJF 5 1-15 keskiviivan ja kantosuihkun lähtösuulakkeen välillä

Vaakasuora välimatka lasilangan XgF 5 0-30 keskiviivan ja päävirran kehittävän polttimen suun välillä

Suihkuputken kaltevuus lasilangan jf 10° 3°-45° keskiviivaan nähden

Suihkuputken kaltevuus päävirran JB 80° 87°-45° virtaussuuntaan nähden

Mitä tulee esillä olevan keksinnön käyttöparametreihin on huomautettava, että on ilmeisen tärkeätä, että lasi lähtee suulakkeesta stabiililla ja jatkuvalla virtausnopeudella. Tätä tarkoitusta varten on toivottavaa, että lasivirran suuruus, vetolevyn lämpötila ja lasin syöttösuulakkeen läpimitta ovat suuremmat kuin tietyt ennalta määrätyt rajat, hiinpä lasivirran on oltava suurempi kuin 60 kg suulaketta kohti jokaisena 24 tunnin jaksona; vetolevyn lämpötilan on oltava suurempi kuin 1250°C, ja lasin syöttösuulakkeen läpimitan on oltava yli 2,5 mm. Soveltamalla näitä rajojaon mahdollista tietyillä lasi-koostumuksilla välttää epäsäännöllisyydet, jotka pyrkivät ulottumaan aina erillisten pisaroiden muodostumiseen saakka. Tämä ilmiö ei sovi yhteen hyväksyttävän kuidutuksen kanssa. Tyypillisissä eli keskimääräisissä toimintaolosuhteissa voidaan soveltaa seuraavia arvoja: lO kg suulaketta ja vuorokautta kohti, 1400°C lämpötila vetolevyssä ja 3 mm läpimitta lasin syöttösuulakkeessa.

Seuraavassa annetaan lisätietoja toimintarajoista:

Nopeus: kantosuihku 200 m/sek - 900 m/sek päävirta 200 m/sek - 800 m/sek

Paine: kantosuihku 0,5 - 50 baria päävirta 0,05 - 0,5 baria

Lämpötila: kantosuihku 20 - 1800°C

päävirta 1300 - 1800°c i3 59979

Kineettisten energioiden suhde ^päavi"r€a'k^ 10/1 - 1000/1

Esillä olevan keksinnön toteuttamiseen voidaan käyttää seuraavassa taulukossa olevia arvoja:

Esimerkki Lasin koostumus Si02 46/92

Fe203 1,62 A1203 9,20

MnO 0,16

CaO 30,75

MgO 3,95

Na20 3,90 K20 3,50 (kaikki osat painon mukaan)

Fysikaaliset ominaisuudet

Viskositeetti: 30 poisea 1310°C:ssa 100 poisea 1216°C:ssa 300 poisea 1155°C:ssa

Lasi: suulake 3 mm

lämpötila 1400°C

virta 100 kg vrk ja suulaketta kohti

Päävirta: lämpötila 1550°C

paine 0,25 baria nopeus 530 m/sek

Kantosuihku: lämpötila 20°C

paine 6 baria nopeus 330 m/sek suulakkeen läpimitta 1 mm

Kineettisten energioiden suhde =

Kuitujen läpimitta 6 mikronia

Claims (12)

1. Menetelmä kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineesta, etenkin lämpöplastisesta aineesta, jossa menetelmässä venytettävää ainetta olevia säikeitä venytetään pääkaasuvirran erillisissä vuorovaikutusvyöhykkeissä, jolloin kukin vuorovaikutusvyöhyke on saatu aikaan saattamalla pienempi kaasusuihku tunkeutumaan pää-kaasuvirtaan, jonka kaasusuihkun kineettinen energia tilavuuusyk-sikköä kohti on suurempi kuin pääkaasuvirran, tunnettu siitä, että kukin kaasusuihku on erillään pääkaasuvirran rajasta ja suunnattu kulkurataa pitkin, joka kohtaa venytettävää ainetta olevan säikeen, ja kukin ainesäie syötetään ensin kaasusuihkuun venytettäväksi siinä ennekuin se saavuttaa pääkaasuvirran rajan, ja osaksi venytetty säie syötetään sitten kantokaasusuihkunsa avulla vastaavaan vuorovaikutusvyöhykkeeseen edelleen venytettäväksi .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantokaasusuihku kehitetään ylävirtaan ainesäikeestä, katsottuna pääkaasuvirran virtaussuunnasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kantokaasusuihku suunnataan 3-45° ja sopivinunin noin 10° kulmassa venytettävää ainetta olevan säikeen suuntaan nähden.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainesäikeen poikkileikkauspinta-ala sillä alueella, jolla se kohtaa kantokaasusuihkun, on yhtä suuri tai mieluummin pienempi kuin kantokaasusuihkun poikkileikkauspinta-ala .

5. Laite kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineesta patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä, johon laitteeseen kuuluu kehityslaite pääkaasuvirran johtamiseksi ulosvirtausaukosta, ainakin yksi kehityslaite kantokaasusuihkujen kehittämiseksi, joiden kineettinen energia tilavuusyksikköä kohti on suurempi kuin pääkaasuvirran, jossa kehityslaitteessa on pääkaasuvirran ulosvir-tausaukkoa pienemmät ulosvirtausaukot, jotka suuntaavat kantokaa-susuihkut poikittaissuunnassa pääkaasuvirtaan, ja venytettävän aineen syöttölähde, jossa on vähintään yksi syöttöaukko, tunnet- is 59979 t u siitä, että kukin kantokaasusuihkun ulosvirtausaukko (7) ja kukin venytettävän aineen syöttöaukko.(3) sijaitsevat välimatkan päässä pääkaasuvirran (12A) rajasta, jolloin kukin syöttöaukko (3) sijaitsee siten, että venytettävää ainetta oleva säie (S) kohtaa kantokaasusuihkun kulkuradan kohdassa, joka sijaitsee välimatkan päässä pääkaasuvirrasta (12A).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin kantokaasusuihkun ulosvirtausaukko (7) sijaitsee ylävirtaan vastaavasta ainesäikeestä (S), ja että ainesäiettä syötetään painovoiman vaikutuksesta venytettävän aineen syöttöläh-teestä.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kantokaasusuihkujen kehityslaitteet on sovitettu vinosti venytettävän aineen säikeisiin (S) ja pääkaasuvirtaan (12A) nähden niin, että jokainen kantokaasusuihku tunkeutuu pääkaasuvirtaan vyöhykeessä, joka on vaakasuunnassa siirretty venytettävän aineen syöttöaukosta (3).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kantokaasusuihkujen ulosvirtausaukot (7) muodostavat 45-87° kulman pääkaasuvirran (12A) virtaussuunnan kanssa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että kantokaasusuihkun ulosvirtausaukon (7) ja pääkaasuvirran (12A) ylärajan välinen pystysuuntainen etäisyys on 30-60 mm, edullisesti noin 45 mm.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-9 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että venytettävän aineen syöttöaukon (3) ja kantokaasusuihkun ulosvirtausaukon (7) välinen pystysuuntainen etäisyys on 0-150 mm ja edullisesti noin 85 mm.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 5-10 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että kantokaasusuihkun ulosvirtausaukko (7) ja venytettävän aineen syöttöaukko (3) sijaitsevat vaakasuunnassa 1-15 mm ja edullisesti noin 5 mm etäisyydellä toisistaan.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 5-11 mukainen laite, tunnet- « 59979 t u siitä, että venytettävän ainesäikeen (S) akselin ja pääkaa-suvirran ulosvirtausaukon välinen etäisyys, mitattuna kohtisuoraan venytettävän aineen syöttösuuntaa vastaan, on 0-300 mm ja edullisesti noin 5 mm.