FI62812B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av fibrer fraon ett utdragbart material - Google Patents

Description

ral KUULUTUSJULKAISU

® 11^ UTLAGQN INGSSKRI FT 6281 2 C Patentti oycnncIty ’0 03 1933 ^ T ^ (51) Kv.lk.Wci.3 C 03 B 37/06 SUOMI—FINLAND (21) hMnnJhekemu·—Paunor»eknifi( 78l8U0 (22) H»k«mUpttvt—Ameknlnpdtf O8.O6.78 ^ (13) AlkuptM—Glklghradig O8.O6.78 (41) Tulhit (ulklMksi — Bllvtt offtntMg 2h 02 79 ytrt-1. r.H.WIh.llta.

Pstane· och r«gistorstyr«lMn ' AntOiun utlagd oeh utl.*krHt«n pubUcand 30.11.82 (32)(33)(31) Pyydetty atuoilcMt—Begird priority 23.08.77

Ranska-Frankrike(FR) 7725691 (71) Gaint-Gobain Industries, 62, Bd Victor-Hugo, 92209 Neuilly sur Seine, Ranska-Frankrike(FR) (72) Marcel Leveeque, Saint-Gratien, Jean A. Battigelli, Rantigny,

Dominique Plantard, Rantigny, Ranska-Frankrike(FR) (71+) Berggren Oy Ab (5I) Menetelmä ja laite kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineesta -Förfarande och anordning för framställning av fibrer frän ett utdrag-bart material

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen kuitujen valmistamiseksi venytettävissä olevasta aineesta ja koskee erityisesti lämpöplastisten ainesten, varsinkin mineraaliainesten kuten lasin ja sen tapaisten seosten venytystä, jotka on saatettu sulaan tilaan lämmittämällä. Esillä oleva keksintö kohdistuu myös tiettyjen orgaanisten aineiden kuten polystyreenin, polypropyleenin, polykarbonaattien ja polyamidien kuidutukseen, mutta erityisesti laite kuitenkin kiinnostaa lasin ja sen kaltaisten lämpöplastisten aineiden venytyksen tapauksessa, ja tämä selitys kohdistuukin esimerkkinä juuri lasin kuidutukseen.

Ennestään tunnetaan eräitä menetelmiä, joissa käytetään pyörteisiä virtoja kuitujen valmistamiseen venyttämällä sulaa lasia.

Erityisesti rankskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318 selitetään vastakkaisiin suuntiin pyörivien pyörreparien muodostaminen vuorovaiku-tusvyöhykkeeseen, joka on saatu aikaan johtamalla ja saattamalla tunkeutumaan kaasusuihku, jota nimitetään sekundääri- eli kantajasuihkuksi, 2 6281 2 ulottuvuuksiltaan suurempaan pääkaasuvirtaan, jolloin sulaa lasia oleva säie syötetään tähän vyöhykkseeseen, siinä venytettäväksi.

Siinä laitteessa, jota käytetään tämän menetelmän toteuttamiseen, se syöttöaukko, joka ohjaa lasisäikeen näin muodostunutta vuorovaikutus-vyöhykettä kohti, sijaitsee päävirran rajalla tai käytännöllisesti katsoen tällä rajalla. On kuitenkin myös mahdollista, niin kuin yuom. patentissa n:o 59576 tpat.hak. n:o 760383) on selitetty, sijoittaa' lasiin syöt-töaukko matkan päähän päävirrasta ja kuljettaa lasisäie painovoiman avulla mainittua vuorovaikutusvyöhyksettä kohti.

Toisaalta on ehdotettu sekä lasin syöttöaukkojen että sekundäärisuihku-jen lähtöaukkojen sijoittamista matkan päähän päävirran rajasta, jolloin lasisäikeet kuljetetaan vastaaviin vuorovaikutusvyöhykkeisiin itse suihkujen vaikutuksesta, niin että ne joutuvat alttiiksi kahdelle venytys-vaiheelle, joista yksi tapahtuu sekundäärisuihkussa ja toinen päävir-rassa. Tämä sovitus on selitetty erityisesti suomalaisessa patentissa n:o ' 61676 (pa.t-hak. 'n:o 773788).

Lisäksi näistä hakemuksista jälkimmäisen mukaan sekundäärisuihkussa (eli kantajasuihkussa), joka kuljettaa lasin päävirran kanssa muodostuneeseen vuorovaikutusvyöhykkeeseen, aiheuttaa stabiilin vyöhykkeen muodostuminen, jossa virtaus on laminaari ja joka sijaitsee kahden vastakkaisiin suuntiin pyörivän pyörteen välissä. Lasisäie viedään tätä la-minaaria vyöhykettä kohti ja menee sen jälkeen pyörteiden alueen sisään, jotka pyörtee.t myöhemmin yhtyvät kantajasuihkua alavirtaan päin mentäessä, ennen kuin suihku saavuttaa päävirran. Tällä tavoin ensimmäinen ve-nytysvaihe tapahtuu säikeen ollessa temmattuna kantajasuihkun turbiini-parin mukaan ja ollessa alttiina niiden vaikutukselle, kun taas toinen vaihe, joka on edullinen, mutta joskus ehdonvaltainen, tapahtuu päävirran kanssa muodostuneessa vuorovaikutusvyöhykkeessä kantajasuihkun ja osaksi venytetyn säikeen sisääntulon jälkeen.

Kyseessä olevassa hakemuksessa kuhunkin kuidutuskeskukseen kuuluvat laminaarin virtauksen vyöhyke ja kantajasuihkun pyörteet saadaan aikaan häiritsemällä suihkua niin, että se muuttaa suuntaansa. Tämä häirintä saadaan aikaan sijoittamalla jokaisesta kuidutuskeskuksesta lähteneen suihkun kulkuradalle deflektorielin eli ohjauselin, joka muuttaa tätä kuiturataa, jolloin aikaansaatu suihkun suunnan muutos myötävaikuttaa toiminnan stabiliteettiin ja säännöllisyyteen huolimatta sen kohdan, 3 6281 2

Jossa lasi syötetään kantajasuihkuun, ja päävirran välisestä välimatkasta .

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saavuttaa lasia tai muuta venytettävää ainesta olevan säikeen hyvä stabiliteetti venytettäessä ainessäiettä kaasusuihkujen avulla vähintään yhdessä venytys-vaiheessa ilman, että aikaansaatu kaasuvirtaus on tuloksena kan-tajasuihkun häirinnästä mekaanisella elimellä eli deflektorleii-mellä. Keksinnön mukainen menetelmä tarjoaa eräitä varsin spesifisiä ja kiinnostavia etuja ja se on tunnettu siitä, että kehitetään sarja kaasusuihkupareja, jotka ovat sivusuunnassa etäisyyden päässä toisistaan ja joista kukin käsittää kaksi suihkua, joiden liike-energia tilavuusyksikköä kohti on olennaisesti yhtä suuri, näitä kahta suihkua ohjataan käytännöllisesti katsoen samassa tasossa toisiaan läheneviin suuntiin, jolloin suihkut, tör-mättyään toisiinsa, muodostavat yhdistetyn virtauksen; kunkin yhdistetyn virtauksen sivullepäin leviämistä rajoitetaan törmäyksellä vierekkäisiin virtauksiin siten, että kussakin niistä muodostetaan vähintään kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää pyörrettä; venytettävässä tilassa oleva ainessäie viedään kutakin suihkuparia kohti, jolloin kukin säie viedään indusoituihin kaasuihin kahden suihkun välisen kulman ulkopuolelta ja viedään sitten yhdistettyyn virtaukseen, jossa se venytetään; ja mahdollisesti kehitetään pääkaasuvirta kulmassa yhdistettyjen virtausten sarjaan nähden.

Kukin venytettävää ainesta oleva säie viedään suihkuparia kohti kohdassa, joka sijaitsee kulloinkin vastaavan suihkuparin akselit sisältävässä tasossa. Näin ainessäie, joka on viety kutakin suihkuparia kohti, ohjataan laminaarivirtauksen vyöhykkeeseen, jota reunustaa vastakkaisiin suuntiin pyörivät pyörteet.

Eräs toinen keksinnön tunnusmerkki on se, että jokaista kuidutus-keskusta kohti käytetään kahta, likimäärin samankokoista suihkua. Häiden kahden suihkun liike-energiat tilavuusyksikköä kohti olkoot mieluimmin olennaisesti yhtä suuret.

Vaikkakin tällä kaksoissuihkujärjestelmällä voidaan suorittaa venytys pelkästään yhdessä vaiheessa, näiden kahden suihkun yh- 4 6281 2 teisvirtaan kehitetyissä pyörteissä, niin mieluummin kuidut valmistetaan kaksivaiheisella menetelmällä, jossa näiden kahden su liikun yhteisvirtausta käytetään myös välineenä lasi säikeen viemiseksi vuorovaikutusvyöhykkeeseen päävirran kanssa, jonka kulkurata loikkaa mainitun yhtyneen virtauksen, jolla menetelmällä saadaan hienompia kuituja tämän lisävenytyksen ansiosta.

Jokaisessa kuidutuskeskuksessa kussakin suihkuparissa suihkujen virtauksessa syntyneet pyörteet konvergoivat laminaarin virtauksen vyöhykkeen alavirran puolella ja yhtynyt virtaus etenee päävirtaa kohti, tunkeutuu sen sisään ja muodostaa siten vuorovaikutusvyö-hykkeen, joka sekin käsittää pyörreparin ja jonka ominaisuudet on selitetty ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318.

Jokainen lasisäie joutuu täten alttiiksi primäärivenytykselle kaa-suvirrassa ja tarkemmin sanottuna jokaisen kantajasuihkuparin kehittämien kahden pyörteen välissä, ja osaksi venytetty säie joutuu sitten alttiiksi toiselle venytykselle vuorovaikutusvyöhykkeessä, joka on muodostunut kantajasuihkujen yhtyneen virtauksen tunkeutuessa päävirran sisään. Tämä yhdeksi ainoaksi kuiduksi venyttämisen menetelmä suoritettuna kahdessa vaiheessa tekee mahdolliseksi saada pitkiä kuituja niiden välillä katkeamatta.

Laite keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi käsittää vähintään yhden kaasusuihkujen ulosvirtauslaitteen, joka on varustettu ulosvirtausaukoilla, venytettävän aineksen syöttölähteen, joka on varustettu vähintään yhdellä syöttöaukolla, ja mahdollisesti pää-kaasuvirran kehittimen, ja laite on tunnettu siitä, että kaasu-suihkujen ulosvirtauslaite käsittää useita aukkopareja, jotka ovat sivusuunnassa etäisyyden päässä toisistaan, jolloin kunkin parin kahdella aukolla on toisiaan lähenevät akselit, jotka sijaitsevat käytännöllisesti katsoen samassa tasossa, ja että venytettävän aineksen syöttöaukko on sijoitettu kaasusuihkupariin nähden näiden kahden suihkun ulosvirtausaukkojen akselien välisen kulman ulkopuolelle.

Keksinnön etuja ja sovellutusmuotoja selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa: kuvio 1 on kaaviollinen pystykuvanto keksinnön mukaisen kuidutus- ja kuitujen vastaanottolaitten pääosista, eräät osat esitettyinä leikattuina , kuvio 2 on kaaviollinen perspektiivikuvanto suuremmassa mittakaavassa, ja esittää kuvion 1 mukaisen kuidutuslaitteen toimintaa, kuvio 3 on pystyleikkauskuvanto suuressa mittakaavassa, kuidutuskes-kuksen muodostavista elimistä, suihkujen lähtöaukkojen tasossa, kuvio 4 on poikkileikkauskuvanto, otettuna kuvion 3 viiva 4-4 myöten, 5 6281 2 kuvio 5 on leikkauskuvanto kuidutuslaitteen pääosista ja esittää erityisesti eräitä mittoja, jotka on otettava huomioon keksinnön ensisijaisessa sovellutusmuodossa käytettävien toimintaolosuhteiden aikaansaamiseksi, kuvio 6 on detaljileikkauskuvanto ja siitä näkyy naapurisuihkujen lähtöaukkojen keskinäisiä välimatkoja, kuvio 7 on poikkileikkauskuvanto venytettävissä olevan aineksen syöt-tönipasta ja esittää sekin eräitä huomioon otettavia mittoja.

Viittattakoon ensiksi kuvioon 1, jossa on kohdassa 8, kaaviollisesti esitetty päävirran kehitin kuten poltin, johon kuuluu putki 9» josta lähtee likimäärin vaakasuoraan suuntaan päävirta 10. Tämä voi tosin olla suunnattu muuhunkin kuin vaakasuuntaan.

Kokooja 13, joka on yhdysputkella 12 yhdistetty suihkujen jakolaa-tikkoon 11, syöttää tähän painekaasua, esimerkiksi paineilmaa.

Kuvioista 2 ja 3 näkyy myös, että suihkujen jakolaatikossa on lähtö-aukkopareja, 14, 15 suihkujen lähettämistä varten, ja näitä vieret-täisiä aukkopareja on merkitty viitenumeroilla 14a, 15a; 14b, 15b; l^c, 15c; l^d, 15d; l4e, 15e. Näistä aukkopareista lähteneitä suihkuja on merkitty vastaavilla kirjaimilla. Kuvio 2 esittää perspektiivisesti kolmea suihkuparia, kun taas kuvioissa 1 ja 3 on esitetty vain yksi suihkupari a,a. Jokaista suihkuparia vastaa yksi kuidutuskeskus.

Jokaisessa kuidutuskeskuksessa suihkuparin suihkut, esimerkiksi suihkut a,a, törmäävät toisiaan vasten yhteisessä tasossaan ja muodostavat yhtyneen virtauksen, jota kuviossa 1 on merkitty viitekirjaimella A ja jossa venytettävää ainesta oleva säie joutuu alttiiksi venytyksen ensivaiheelle eli primäärivenytykselle. Yhtynyt virtaus eli yhtynyt kantajasuihku etenee alaspäin ja tunkeutuu päävirran 10 sisään, muodostaen tämän kanssa vuorovaikutus-vyöhykkeen, jota käytetään toista venytysvaihetta varten.

Näissä kuvioissa lasin syötön lähde on kaaviollisesti esitetty kohdassa 16. Siihen kuuluu vetolevy 17, jossa on sarja lasin syöttö-nippoja 18 matkan päässä toisistaan, joissa nipoissa jokaisessa on syöttö-aukko l8a, ja ylävirtapäässä annostusaukko 19. Lasi syötetään näin ollen aihioina G, joista lasisäikeet S virtaavat alaspäin. Kukin kuidutuskeskus käsittää yhden aihion ja yhden säikeen. Kuidut, jotka on muodostettu lähtien sarjasta kuidutuskeskuksia, jotka ovat jakautuneina poikittain päävirran 10 leveydelle, kerrostetaan sitten reiälliselle kul-jettimelle eli hihnalle 20 kuitukerroksena B. Kuitujen jakautuminen 6 6281 2 tälle kuljettimelle tapahtuu kammion sisässä, jota rajoittaa esimerkiksi seinä 21, imukammioiden 22 vaikutuksesta, jotka sijaitsevat mieluimmin kuljettimen 20 alla ja jotka johdoilla 23 on yhdistetty yhteen tai useampaan imutuulettimeen, joita on kaaviollisesti esitetty kohdassa 24.

Edellä selitetyllä laitteella tapahtuva kuidutus selitetään ja sitä analysoidaan tarkemmin kuvioiden 2, 3 ja 4 yhteydessä.

Niin kuin edellä jo on mainittu, varsinainen prosessi kussakin kuiclutus-keskuksessa liittyy mieluimmin naapureina olevien keskusten suihkujen vaikutukseen. Kuvio 2 esittää venytysprosessia täydellisesti suihkuja b,b, vastaavassa kuidutuskeskuksen osassa, ja ainoastaan osaksi suihkuja a,a ja c,c vastaavien kuidutuskeskusten osalta. Kuvio 3 esittää suuremmassa mittakaavassa mitä tapahtuu suihkut a,a käsittävässä kui-dutuskeskuksessa. Tämän prosessin eli toiminnan analysoimiseksi palautettakoon ensiksi mieleen, että jokainen kaasusuihku indusoi sitä ympäröivän ilman liikkeeseen, lähtöaukostaan lähdöstään alkaen. Tämän johdosta kumpikin suihku a käsittää keskiosan eli sydämen j, jota ympäröi kaasuvaippa i, joka sisältää indusoitua ilmaa. Tämä vaippa laajenee nopeasti sikäli kun suihkun virtaus etenee, kun taas sydän säilyy verraten lyhyenä, kartiomaisena keskiosana. Suihkun sydämen muodostavien kaasujen nopeus on yhtä suuri kuin suihkun nopeus sen lähtiessä lähtöaukostaan, kun taas vaipan kaasujen nopeus pienenee sikäli kuin virtaus etenee. Kuvioihin 2 ja 3 merkityt nuolet ilmaisevat suihkujen virtauksen, mutta myös päävirran aikaansaamaa ilman indusoitumista.

Kun käytetään kahta suihkua, joilla on likimäärin sama liike-energia ti-lavuusyksikköä kohti ja mieluimmin myös likimäärin samat ulottuvuudet, ja näiden kahden suihkun keskiviivat sijaitsevat samassa tasossa ja kon-vergoivat törmäten toisiinsa mieluimmin terävässä kulmassa, yhtynyt virtaus leviää sivuille päin suihkujen törmäysalueen alavirran puolella, so se leviää suihkujen keskiviivojen tasoon nähden kohtisuoriin suuntiin. Esillä olevan keksinnön mukaan suihkuparit eli suihkujen keskiviivat sisältävät tasot ovat niin lähellä toisiaan, että jokaisessa kui-dutuskeskuksessa yhden parin yhdistyneen virtauksen sivuille päin .leviämistä häiritsee eli rajoittaa sen törmääminen leviämisensä aikana naa-purisuihkupariensa virtauksiin. Tämä naapureina olevien yhtyneiden virtausten toisiinsa törmääminen kehittää kaksi pienikokoista pyörrepä- 7 6281 2 ria jokaiseen virtaukseen, jolloin samaan pariin kuuluvien pyörteiden huiput sijaitsevat matkan päässä toisistaan suihkujen keskiviivojen tason molemmin puolin.

Kuvioissa 2, 3 ja 4 on kaaviollisesti esitetty yliset ja aliset pyörre-parit. Ylisen parin pyörteitä, joita on merkitty viitteellä tu, tu, koostuvat virroista, jotka pyörivät toisiaan kohti pyörteiden yläosassa ja vastakkaiseen suuntaan niiden alaosassa, niin kuin kuviossa 4 olevien nuolten suunta osoittaa. Sensijaan alisen parin pyörteet, joita on merkitty viitteellä tl, tl, pyörivät vastakkaiseen suuntaan.

Näiden kahden pyörreparin väliin, suihkujen keskinäisen törmäyksen alueelle, muodostuu näihin pyörteisiin liittyvä laminaarin virtauksen vyöhyke L, jonka alueella ilman imeytyminen on hyvin voimakasta, ja juuri tähän vyöhykkeeseen L, ylisten pyörteiden puolelle lasisäie S syötetään. Tämä säie on muodostunut lasiaihiosta eli -kartiosta G, jonka asema on siirtyneenä suihkujen lähetyslaitteeseen nähden. Koska lasiaihio G on venyvässä eli sulassa tilassa syöttönipan lähtöpäässä, venyvää lasia oleva säie S poikkeaa aihion alkuperäisestä asemasta laminaarin virtauksen vyöhykkeen L suuntaan, indusoidun ilman voimakkaan virtauksen johdosta, ja tämä ilmiö varmistaa venytettävää ainesta olevan säikeen kulkeutumisen laminaariin vyöhykkeeseen. Tämän johdosta, siinäkin tapauksessa, että lasin syöttönipan 18 ojennus suihkupariin nähden on lievästi puutteellinen, indusoidun ilman virtaus kompensoi automaattisesti tämän puutteen ja ohjaa lasisäikeen sen oikeaan asemaan Näin on ymmärrettävissä, että sen johdosta, että jokaiseen kuidutuskes-kukseen muodostuu ainakin yksi pari pyörteitä, jotka reunustavat laminaarin virtauksen vyöhykettä ja että aines tuodaan venyvässä tilassa lähellä tätä vyöhykettä olevalle alueelle, indusoidut ilmavirrat, jotka niin kuin edellä on selitetty, automaattisesti kompensoivat mahdolliset ojennusvirheet, automaattisesti tempaavat ainessäikeen mukaansa tähän vyöhykkeeseen, mikä johtaa venyvän aineksen järjestelmään syötön stabiloitumiseen. Tämä stabiloituminen saavutetaan siinäkin tapauksessa, että lasin syöttönipat ovat huomattavankin matkan päässä suihkujen lähtöaukoista, joka välimatka on toivottava asianmukaisen lämpötilan säätämisen ja ylläpitämisen helpottamiseksi sekä syöttönipoissa että suihkujen lähtöaukoissa.

Laminaarin vyöhykkeen L alavirran puolella pyörreparilla tu, tu mutta 8 6281 2 myös pyörreparilla tl, tl on taipumus sulautua yhteen, ja kun virtaus etenee alavirtaan päin, niillä on taipumus menettää identiteettinsä, niin kuin kuviossa 2 on esitetty siinä leikkauksessa, joka esittää suihkuista c, c syntyneitä kahta pyörreparia. Jokaisen suihkuparin yhdistynyt virtaus etenee sitten alaspäin, ja tunkeutuu päävirran 10 sisään, niin kuin on esitetty sen virtauksen osalta, joka on peräisin suihkuparista b, b. Yhdistynyt suihku muodostaa sitten päävirran kanssa tämän sisässä sen vuorovaikutusvyöhykkeen, joka on täydellisesti analysoitu edellämainitussa patenttijulkaisussa ja joka käsittää täydentävän pyörreparin T.

Huomattakoon, että jokainen taso, joka sisältää saman parin suihkujen keskiviivat, leikkaa päävirtaa mieluimmin suoraa myöten, joka on käytännöllisesti katsoen yhdensuuntainen päävirran etenemissuunnan kanssa.

Jokainen lasisäie S joutuu täten alttiiksi primäärivenytykselle yhtyneiden suihkujen virtauksessa, laminaarin virtauksen vyöhykkeen eli lasin syöttökohdan ja sen kohdan välillä, jossa suihku tunkeutuu päävirran sisään, minkä jälkeen osaksi venytetty säie joutuu alttiiksi lisäveny-tykselle mainitun virtauksen vuorovaikutusvyöhykkeessä päävirran kanssa. Kuvioista näkyy, että nämä kaksi venytysvaihetta tapahtuvat ilman lasisäikeen katkeamista, niin että jokaisesta säikeesta muodostuu yksi ainoa kuitu.

Jotta jokaiseen kuidutuskeskukseen saataisiin aikaan edellä selitetty prosessi, tarkemmin sanottuna pyörreparien muodostuminen, joista kukin reunustaa laminaarin virtauksen vyöhykettä, käytetään suihkuparia, jonka molemmilla suihkuilla mieluimmin on yhtä suuri liike-energia tila-vuusyksikköä kohti. Myös näiden suihkujen poikkileikkaukset olkoot pinta-alaltaan mieluimmin yhtä suuret, joskin on mahdollista sallia pieni erotus näiden pinta-alojen välillä, varsinkin jos näiden kahden suihkun liike-energiat tilavuusyksikköä kohti ovat käytännöllisesti katsoen samat. Lisäksi yhden kuidutuskeskuksen kahden suihkun poikkileikkaukset ovat edullisesti saunan muotoiset.

Lisäksi ei ole välttämätöntä, että suihkun poikkileikkauksen mitat ovat täsmälleen samat suihkujen keskiviivat sisältävän tason suunnassa ja siihen nähden kohtisuorassa suunnassa, ja sitäpaitsi näiden kahden mitan ei tarvitse välttämättä olla yhtä suuret kuin saman parin toisen suihkun vastaavat mitat. Kuitenkin on toivottavaa ja edullista, että 9 62812 nämä mitat ovat samat tai hyvin lähellä toisiaan yhdessä suihkussa, mutta myös kuidutuskeskuksen kahdessa suihkussa. Ja lisäksi on toivottavaa, että naapurisuihkuparien suihkut ovat olennaisesti samanmittaiset, jotta laminaarin virtauksen vyöhykkeitä reunustavat pyörreparit voisivat muodostua yhdenmukaisiksi silloin kun kukin yhdistynyt virtaus törmää naapurivirtaukseen sivusuuntaan levitessään. Tämä vierettäis-ten kuidutuskeskusten suihkujen täydellinen yhtäläisyys tekee mahdolliseksi saavuttaa yhdenmukaiset kuidutusolosuhteet suihkujen päävirtaan sisään tunkeutuessa syntyvissä eri vuorovaikutusvyöhykkeissä.

Jokaisesta suihkuparista syntynyttä virtausta voidaan käyttää kuitujen valmistukseen, turvautumatta päävirtaan. Useimmissa tapauksissa ja varsinkin verraten hienojen kuitujen valmistamiseksi käytetään kuitenkin mieluimmin paitsi yhden suihkuparin virtauksessa tapahtuvaa primää-rivenytystä, myös täydennysvenytystä, joka tapahtuu tämän virtauksen tunkeutuessa päävirran sisään syntyneessä vuorovaikutusvyöhykkeessä.

Jotta tämä sisääntunkeutuminen tapahtuisi, yhdistyneen virtauksen liike-energian tilavuusyksikköä kohti on oltava suurempi kuin päävirran, sen saavuttaessa tämän.

Huomattakoon myös, että näillä pareiksi ryhmitetyillä suihkuilla on oltava tietyt spesifiset ominaisuudet muodostaakseen laminaarin virtauksen vyöhykkeen, johon lasisäie voidaan syöttää sen katkeamatta. Itse asiassa on tärkeätä, että niiden keskiviivat sijaitsevat käytännöllisesti katsoen samassa tasossa ja kohtaavat siinä toisensa, mieluimmin terävässä kulmassa jonka arvo edullisesti on jäljempänä esitettävissä rajoissa. Muitakin parametrejä, jotka on eritelty kuvioissa 5, 6 ja 7, on myös otettava huomioon.

Kuvio 5 esittää leikkauksena, samalla tavoin kuin kuvio 3, niitä laitteen kolmea pääelintä, joita käytetään kuidutuskeskuksen muodostamiseen, nimittäin päävirran kehitintä, suihkujen lähetyslaitetta ja venytettävän aineksen syötön lähdettä. Siihen on merkitty, samoin kuin myös kuvioihin 6 ja 7, symbolit, jotka tarkoittavat eri parametrejä, kuten ulottuvuuksia ja kulmia, joita seuraavat taulukot koskevat, joissa taulukoissa on annettu ulottuvuuksien ja kulmien sopivimmat vaihtelualueet ja niiden ensisijaiset arvot.

10 6281 2

Taulukko I

Vetolevy ja venytettävän aineksen syöttönipat.

Symboli Ensisijainen arvo (mm) Vaihtelualue dT 2 1-5 1T 1 1 - ^ 1R 5 0-10 dR 2 1-5 dR 5 1-10

Ilmaisu "venytettävän aineksen syöttöaukko", jota tässä selityksessä käytetään, on käsitettävä hyvin laajassa merkityksessä. Itse asiassa se voi tarkoittaa joko erillistä, yhteen ainoaan suihkupariin liittyvää aukkoa tai sarjaa aukkoja, joista kukin sijaitsee esimerkiksi syöt-tönipan päässä, tai useille kulutuskeskuksille yhteistä syöttörakoa sellaista kuin ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318 on selitetty. Silloin kun aukkorivi on korvattu raolla, joka liittyy suihkupari-riviin ja on poikittaisena päävirtaan nähden, raosta lähtevä venytettävä aines jakaantuu sarjaksi kartioita ja säikeitä suihkuparien ja niiden eri kuidutuskeskuksiin indusoimien ilmavirtojen vaikutuksesta. Indusoidut virrat vievät jokaisen muodostuneen lasisäikeen mukanaan vastaavaan laminaarin virtauksen vyöhykkeeseen. Tässä tapauksessa jokaisen lasikartion keskiviiva sijoittuu automaattisesti siihen tasoon joka sisältää vastaavan suihkuparin suihkujen keskiviivat.

Taulukko II Suihkuparien lähtö

Symboli Ensisijainen arvo (mm, astetta) Vaihtelualue dJX 2 0,5-4 dJ2 2 0,5-4 3 1 -LjS 5 2-10 oJJ 45 10 - 90 aJB 45 20 - 90 11 62 812

Mitä tulee suihkuparien lähetyslaitteeseen, huomattakoon, että tämä voi koostua myös kahdesta päällettäisestä suihkujen jakolaatikosta, jossa kummassakin on etuseinässä yksi rivi aukkoja, sijoitettuina niin, että tämä kahden jakolaatikon ryhmä muodostaa lähtöaukkoparit, joilla on edellä selitetyt tunnusmerkit.

Taulukko III

Päävirta

Symboli Ensisijainen arvo (mm) Vaihtelua Lue lg 10 5 - 20

Taulukko IV

Eri elinten keskinäiset asemat

Symboli Ensisijainen arvo (mm) Vaihtelualue ZJF 8 1 - 15 ZJp 17 12 - 30 XRT 0 -20-+5 £

Symbolin XBJ negatiiviset arvot vastaavat kuviossa 3 esitettyä tapausta, jossa kustakin kuidutuskeskuksesta lähteneiden kahden suihkun kulkuratojen eli keskiviivojen leikkauspiste sijaitsee sen putken alavirran puolella, josta päävirta lähtee, päävirran etenemissuuntaan nähden.

Kuidutuskeskusten lukumäärä voi olla jopa 150, mutta normaalissa lasin tai sen kaltaisen lämpöplastisen aineksen kuidutuslaitoksessa kelvollisessa vetolevyssä on esimerkiksi 70 syöttönippaa.

Huomattakoon myös, että esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelmän käyttöolosuhteen vaihtelevat monista tekijöistä, esimerkiksi kuidutetta-van aineksen ominaisuuksista riippuen.

Niin kuin edellä on mainittu, esillä olevaa keksintöä voidaan sovelluttaa laajalti vaihteleviin venytettävissä oleviin aineksiin. Lasin ja muiden epäorgaanisten lämpöplastisten ainesten venyttämisen tapauksessa 12 6281 2 vetolevyn eli syötön lähteen lämpötila tosin vaihtelee kulloinkin kui-dutettavana olevan aineksen mukaan, ja yleensä lämpötila-alueella, joka voi olla noin 1400 ja noin l800°C välillä. Tavanomaisten lasiseosten tapauksessa vetolevyn lämpötila on noin l480°C.

Yksikkö-virtausnopeus voi vaihdella 20 ja 150 kg välillä aukkoa kohti 24 tunnissa, ja tyypilliset arvot ovat 40 ja 60 kg välillä reikää kohti 24 tunnissa.

Tärkeitä ovat myös eräät suihkua ja päävirtaa koskevat arvot, jotka on esitetty seuraavissa taulukoissa, joissa käytetään seuraavia symboleja: P = paino T = lämpötila V = nopeus p = ominaismassa

Taulukko V Kunkin suihkun lähtö

Symboli Ensisijainen arvo Vaihtelualue

Pj baria 2,5 1-15

Tj (°C) 20 0 - 1500

Vj (m/sek) 330 330 - 900

PjV2j (baria) 2,1 0,8 - 40

Taulukko VI

Päävirta

Symboli Ensisijainen arvo Vaihtelualue PB (mbaria) 95 30 - 250 TB (°C) 1450 1350 - 1800

Vg (m/sek) 320 200 - 550 ρΒγ2Β (baria) 0,2 . 0,06 - 0,5 6281 2 13

Silloin kun venytys suoritetaan kahdessa vaiheessa käyttäen sekä kak-soissuihkujärjestelmää että päävirtaa, suihkujen yhtyneen virtauksen leveys ja mieluimmin poikkileikkauskin olkoon pienempi kuin päävirran, ja tämä virtaus tunkeutuu päävirtaan muodostaen vuorovaikutusvyöhykkeen, jossa venytyksen toinen vaihe tapahtuu. Tätä tarkoitusta varten suihkujen yhtyneellä virtauksella on oltava suurempi liike-energia tila-vuusyksikköä kohti kuin päävirralla niiden vuorovaikutusvyöhykkeessä. Suihkuvirran saavuttaessa päävirran, sen liike-energia tilavuusyksikköä kohti voi olla esimerkiksi noin 10 kertaa niin suuri kuin päävirran, eli:

>Jt2J

“b^b Tässä samassa kaksivaiheisessa venytyksessä, niin mitä tulee suihkupa-riin, kuten edellä jo on mainittu, on toivottavaa, että nämä kaksi suihkua ovat likimäärin saman kokoiset ja että myös niiden nopeus ja liike-energia ovat samat. Tietty erotus voidaan kuitenkin sallia ainakin eräisiin parametreihin nähden.

Keksintö tarjoaa lukuisia etuja, varsinkin kuidutettaessa erilaisia aineksia ja varsinkin mineraalisia lämpöplastisia seoksia kuten lasia ja muita sen kaltaisia aineita.

Keksinnön tärkeiden etujen ja ominaisuuksien joukossa huomattakoot erityisesti seuraavat:

Keksinnön ensisijaisessa sovellutusmuodossa, jossa jokaiseen kuidutus-keskukseen kuuluvan suihkuparin tehtävänä lisäksi on johtaa venytettävä aines yhdistyneen virtauksen tunkeutuessa päävirran sisään muodostuneeseen vuorovaikutusvyöhykkeeseen, tällaisen suihkuparin käyttö saa aikaan stabiliteetin venytettävää ainetta olevan aineksen syötössä toisaalta suihkuista syntyneeseen virtaukseen mutta toisaalta myös vuorovaikutusvyöhykkeeseen päävirran kanssa. Lisäksi tämä syötön stabiliteetti saavutetaan siinäkin tapauksessa, että kunkin kuidutuskeskuksen pääelinten, nimittäin venytettävän aineksen syötön lähteen, suihkujen lähetyslaitteen ja päävirran kehittimen välillä on huomattavakin välimatka. Tällainen välimatka on hyvin tärkeä lukuisista syistä, varsinkin koska on toivottavaa välttää liiallisia lämmönsiirtymiä kuidutus-järjestelmän eri elinten välillä; erityisesti se mahdollistaa toivottujen lämpötilaolosuhteiden aikaansaamisen ja pysäyttämisen kussakin eli- 6281 2 messä, mikä lämpötilojen tarkka säätö on toivottava säännöllisen kui- dutuksen ja niin ollen myös laadultaan hyvien kuitujen saavuttamiseksi.

14

Mitä näihin lämpötiloihin tulee, huomattakoon vielä, että suihkuun on edullista käyttää sellaista kaasua kuin paineilmaa, jonka lämpötila on lähellä ympäristön lämpötilaa, koska venytettävän aineksen, esimerkiksi lasin, syötön lähde ja päävirran kehitin pysytetään molemmat verraten korkeassa lämpötilassa. Näitä lämpötilaerotuksia voidaan tehokkaasti noudattaa keksinnön mukaisessa järjestelmässä tämän, järjestelmän eri elinten melko kauaksi toisistaan sijoittamisen mahdollisuuden ansiosta.

Lisäksi esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa edellä mainitut edut voidaan saavuttaa tarvitsematta sijoittaa mitään mekaanista elintä pitkin kuhunkin kuidutuskeskukseen virtaavan yksityisen suihkun tai yhtyneen suihkuparin kulkutietä, ja vieläpä tarvitsematta säätää sen asemaa tarkasti. Itse asiassahan muistetaan, että toisaalta virtauksen leviäminen sivuille päin johtuu kunkin suihkuparin suihkujen törmäämisestä toisiinsa ja että toisaalta tätä leviämistä rajoittaa, eli häiritsee naapureina olevien suihkuparien välimatkan säätö yhden kuidu-tuskeskuksen virtauksen saattamiseksi törmäämään naapurivirtauksiinsa. Tämä nimenomainen sovitus mahdollistaa yhtyneiden suihkujen sivuttäisen leviämisen rajoittamisen ja siis laminaarin virtauksen vyöhykkeitä reunustavien pyörreparien kehittymisen sijoittamatta mitään mekaanista elintä suihkujen kulkuteille ja niin ollen tarvitsematta ottaa huomioon kulumisen, lämpövahingoittumisen tai elinten tarkan sijoittamisen probleemoja, joita väistämättä kohdataan silloin kun pyörteiden kehittyminen suihkuihin liittyy tällaisten mekaanisten elinten käyttöön. Tämä erinomaisen edullinen mahdollisuus käyttää minimaalisesti mekaanisia rakenteita venyvän aineksen syötön läheisyydessä pienentää lisäksi kui-dutetun aineksen niihin tarttumisen ja kertymisen riskejä.

Claims (17)

1. Menetelmä kuitujen muodostamiseksi venytettävästä aineksesta, erityisesti lämpöplastisesta mineraaliaineksesta, jonka mukaan ainessäikeitä venytetään kaasusuihkujen avulla vähintään yhdessä venytysvaiheessa, tunnettu siitä, että kehitetään sarja kaasusuihkupareja, jotka ovat sivusuunnassa etäisyyden päässä toisistaan ja joista kukin käsittää kaksi suihkua, joiden liike-energia tilavuusyksikköä kohti on olennaisesti yhtä suuri, näitä kahta suihkua ohjataan käytännöllisesti katsoen samassa tasossa toisiaan läheneviin suuntiin, jolloin suihkut, tör-mättyään toisiinsa, muodostavat yhdistetyn virtauksen; kunkin yhdistetyn virtauksen sivullepäin leviämistä rajoitetaan törmäyksellä vierekkäisiin virtauksiin siten, että kussakin niistä muodostetaan vähintään kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää pyörrettä; venytettävässä tilassa oleva ainessäie viedään kutakin suihkuparia kohti, jolloin kukin säie viedään indusoituihin kaasuihin kahden suihkun välisen kulman ulkopuolelta ja viedään sitten yhdistettyyn virtaukseen, jossa se venytetään; ja mahdollisesti kehitetään pääkaasuvirta kulmassa yhdistettyihin virtausten sarjaan nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehitetään kuhunkin kaasusuihkupariin kaksi suihkua, joiden poikkileikkaukset ovat yhtä suuret ja saman muotoiset.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kukin venytettävää ainesta oleva säie viedään suihkuparia kohti kohdassa, joka sijaitsee kulloinkin vastaavan suihkuparin akselit sisältävässä tasossa.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainessäie, joka on viety kutakin suihku-paria kohti, ohjataan laminaarivirtauksen vyöhykkeeseen, jota reunustaa vastakkaisiin suuntiin pyörivät pyörteet.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin kaasusuihkun liike-energia tilavuus-yksikköä kohti on noin 0,8-40 baria.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasusuihkun paine on 1-15 baria. 6281 2 16

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin suihkuparin kaksi suihkua kehitetään suuntiin, joiden muodostama kulma on 10° ja 90° välillä.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistetyn virtauksen poikkisuunnas-sa ohjataan pääkaasuvirta, jonka pinta-ala on suurempi,mutta liike-energia tilavuusyksikköä kohti pienempi kuin kunkin yhdistetyn virtauksen, ja mainitut virtaukset saatetaan tunkeutumaan päävirtaan vuorovaikutusvyöhykkeiden luomiseksi siihen, jolloin kukin ainessäie viedään päävirran vuorovaikutusvyöhykkeeseen, missä se saatetaan alttiiksi täydentävälle venytykselle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päävirran liike-eneriga tilavuusyksikköä kohti on 0,06-0,5 baria.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päävirran paine on noin 30-250 millibaria.

11. Laite kuitujen valmistamiseksi venytettävästä aineksesta patenttivaatimuksen 1-10 mukaisella menetelmällä, joka laite käsittää vähintään yhden kaasusuihkujen ulosvirtauslaitteen, joka on varustettu ulosvirtausaukoilla, venytettävän aineksen syöttö-lähteen, joka on varustettu vähintään yhdellä syöttöaukolla, ja mahdollisesti pääkaasuvirran kehittimen, t u n ne t t u siitä, että kaasusuihkujen ulosvirtauslaite käsittää useita aukkopare-ja (14-15; l4a-15a; l4b-15b; l4c-15c), jotka ovat sivusuunnassa etäisyyden päässä toisistaan, jolloin kunkin parin kahdella aukolla on toisiaan lähenevät akselit, jotka sijaitsevat käytännöllisesti katsoen samassa tasossa, ja että venytettävän aineksen syöttöaukko (18a) on sijoitettu kaasusuihkupariin nähden näiden kahden suihkun ulosvirtausaukkojen (l4a-15a) akselien välisen kulman ulkopuolelle.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että venytettävän aineksen syöttöaukko sijaitsee tasossa, joka sisältää mainitun suihkuparin ulosvirtausaukkojen akselit. 17 6281 2

13· Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että suihkuparin kahden ulosvirtausaukon poikkileikkaukset ovat yhtä suuria.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 11-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että pääkaasuvirran (10) kehitin (8) on sijoitettu matkan päähän kaasusuihkuparien ulosvirtausaukosta tai ulosvirtaus-aukoista, jolloin pääkaasuvirran ulosvirtausaukon (9) akseli on suunnattu kulmassa suihkuparin muodostaman kunkin yhdistetyn virtauksen kulkurataan nähden, ja että päävirran kehittimen ulos-virtausaukko on leveydeltään suurempi kuin suihkujen ulosvirta-usaukot.

15· Jonkin patenttivaatimuksen 11-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että saman suihkuparin kahden ulosvirtausaukon akselien muodostama kulma on 10° ja 90° välillä.

15 6281 2

16. Jonkin patenttivaatimuksen 11-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että suihkujen ulosvirtausaukkoparit sijaitsevat suihkujen jakolaatikon (11) etuseinässä.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 11-16 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin taso, joka sisältää suihkuparin kahden ulosvirtausaukon akselit, leikkaa päävirtaa suoraa pitkin, joka on käytännöllisesti katsoen yhdensuuntainen päävirran ulosvirtausaukon akselin kanssa.