FI72504C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av kontinuerliga glasfibrer samt traod bestaoende av flera kontinuerliga fibrer. - Google Patents

Description

1 72504

Menetelmä ja laite jatkuvien lasikuitujen valmistamiseksi sekä useista jatkuvista kuiduista koostuva lanka

Esillä oleva keksintö koskee laitetta poikkileikkaukseltaan erilaisten jatkuvien filamenttien valmistamiseksi mekaanisesti venyttämällä sulaa lämpöplastista ainetta, kuten lasia, joka laite käsittää lasin syöttölähteen, joka on yhdistetty Joule-ilmiön kautta lämmitettyyn venytysaitaaseen, jonka pohjassa on joukko reikiä muodostaen mainitulle pohjalle tasaisesti jakautuneita ryhmiä, laitteen venytysaltaan pohjaa kohti suunnatun kaasun puhaltamiseksi ja mainittujen filamenttien venytyslaitteet. Keksintö koskee myös menetelmää jatkuvien, poikkileikkaukseltaan erilaisten filamenttien valmistamiseksi mekaanisesti venyttämällä mineraalisesta lämpöplastisesta aineksesta, kuten lasista, jota syötetään Joule-ilmiöllä yleisesti lämmitettyyn venytysaltaaseen, jonka alapintaan on tehty joukko reikiä, jotka sijaitsevat niin, että ne muodostavat useita säännöllisesti jakautuneita ryhmiä, ja jonka mukaan lasi aluksi leviää mainitulle alapinnalle, jota sen jälkeen jäähdytetään puhaltamalla kaasua.

Yleisesti joukosta identtisiä aukkoja lähteviä lasisäikeitä mekaanisesti venyttämällä saaduilla filamenteilla on normaalisti ympyränmuotoinen, olennaisesti yhdenmukainen poikkileikkaus sulan lasin korkean pintajännityksen johdosta. Tästä syystä, kun filamentit kootaan langaksi, lukuisat tyhjät kohdat erottavat filamentteja toisistaan ja huomattavasti pienentävät mainitun langan tiiviysastetta.

Käytettäessä tällaista lankaa orgaanisten, lämpöplastisten tai lämmöllä kovetettavien synteettisten aineiden lujitteena ei käy päinsä sisällyttää näihin aineisiin niin paljon lasia kuin olisi toivottavaa niiden lujuusominaisuuksien parantamiseksi. Tämä rajoitus voidaan voittaa kokoamalla poikkileikkaukseltaan erilaisia filamentteja tai poikkileikkaukseltaan samanlaisia mutta ei ympyränmuotoisia filamentteja.

_______ - -· I _____ 72504

Poikkileikkaukseltaan ei-ympyränmuotoisten filamenttien valmistusta on selitetty etenkin R.A. Humphrey'n artikkelissa nimeltä: "Poikkileikkaukseltaan epätavallisten lasifilament-tien muodostaminen" (toinen kansainvälinen lasikongressi -Bryssel 1965).

Tämän artikkelin mukaan voidaan saada poikkileikkaukseltaan esimerkiksi suorakulmion tai kuusikulmion muotoisia filament-teja käyttämällä valmistusmenetelmää, joka on samankaltainen kuin optisten kuitujen valmistusmenetelmä.

Lähtöaineena on puikko, eli aihio, jonka poikkileikkaus on toivottua muotoa, ja jonka alapää pehmitetään paikallisesti, niin että siitä voidaan venyttää riittävän ohut filamentti, joka säilyttää pienemmässä mittakaavassa alkuperäisen poikki-leikkausmuodon.

Tämä menetelmä vaatii mainitun esiaihion valmistamisen etukäteen sekä erittäin tarkan muodostuslämpötilan säädön. Sen epäjatkuva ja käsityömäinen luonne ei salli ottaa huomioon sen teollista hyväksikäyttöä suuressa mittakaavassa.

Eräs toinen menetelmä on selitetty US-patenttijulkaisuissa 2 758 951 ja 2 906 656, jotka koskevat yhdistelmäaineen valmistusta .

Näissä patenttijulkaisuissa selitetyn menetelmän toteuttamis-laite käsittää langanvenytysaitaan, joka alaosastaan on varustettu kahdella sarjalla ympyränmuotoisia, läpimitaltaan eri suuria aukkoja, jotka vaihtelevat säännöllisesti yhdessä ainoassa pituussuuntaisessa rivissä. Näistä aukoista venytetään joukko filamentteja, joiden poikkileikkausmuoto on sama mutta poikkileikkauskoko eri suuruinen, jolloin venytys suoritetaan sillä tavoin, että muodostuu kimppu yhdensuuntaisia filament-teja, joissa jokaista suuriläpimittaista filamenttia ympäröivät useat pienempiläpimittaiset filamentit. Tämä kimppu rullataan rullaussydämelle, jolle muodostetaan jopa useita satoja perättäisiä kerroksia. Paitsi likimääräistä ilmoitusta suulakkeiden läpimitasta, mitään tarkkaa tietoa ei anneta tämän lan-ganvenytysaltaan käyttöolosuhteista.

Ranskalaisessa patenttijulkaisussa 1 341 710 selitetään filamenttien valmistusmenetelmä, joiden filamenttien poikkileikkaus on ei-ympyränmuotoinen, käyttäen tavanomai- 72504 silla venytyssuulakkeilla varustettua venytysallasta.

Tämä menetelmä käsittää sen, että saadaan aikaan kosketus lasin pinnan, ennen sen poistumista aukosta, ja jäähdytetyn pinnan välille. Jäähdytyksen vaikutuksesta lasin viskositeetti suurenee paikallisesti, niin että näin aikaansaatu lasin muodonmuutos jähmettyy. Tällä tavoin voidaan saada laajalti vaihteleva valikoima filamentteja, joiden poikkileikkaus on ei-ympyränmuotoinen.

Riippumatta niistä vaikeuksista, joita tällaisen laitoksen käynti aiheuttaa, on varsin selvää, että venytysaitaan tuottamien filamenttien lukumäärä on varsin pieni, koska jokaisen suulakkeen on oltava varustettu muodonmuutoslaitteella, jonka tilavuus on kaukana nollasta teollisesti ajateltuna. Tämä ratkaisu voi kiinnostaa ainoastaan rajoitetusti.

Esillä olevan keksinnön kohteena on kuidutuslaite ja -menetelmä, joilla voidaan saada jatkuvaa lankaa, joka koostuu suuresta joukosta filamentteja, joilla on erilaiset poikkileikkaukset .

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on erityisesti saada, lähtien tietystä kuidutuslaitteesta, lankaa, joka koostuu seoksesta poikkileikkaukseltaan erilaisia filamentteja, määrätyssä vakiosuhteessa, joka on valittu niin, että se lisää mainitun langan tiiviysastetta.

Nämä päämäärät saavutetaan käyttämällä laitetta, jolle on tunnusomaista, että venytysaitaan pohjaan tehdyt reiät on sijoitettu muodostamaan vähintään kaksi kuidutuskeskusluok-kaa, jolloin jokaisen keskuksen muodostaa rakenteeltaan muista luokista poikkeavien reikien ryhmän rei'ittämä vyöhyke, ja mainittujen vyöhykkeiden rakenne on sellainen, että voidaan venyttää samanaikaisesti ja tasaisesti vain yhtä filamenttiä ainakin yhden ryhmän kustakin keskuksesta 4 72504 ja yhtä filamenttiä kustakin vähintään yhden toisen ryhmän keskuksiin kuuluvasta rei'ästä.

Rakenteeltaan erilaiset kuidutuskeskukset ovat vyöhykkeitä, jotka on lävistetty ryhmillä aukkoja, ja jotka ovat keskenään erilaisia etenkin sen metalliseoksen luonteen puolesta, josta ne koostuvat ja/tai aukkojen lukumäärän ja/tai aukkojen poikkileikkauksen ja/tai aukkoja erottavan välimatkan puolesta.

Keksinnön erään tunnusmerkin mukaan nämä kuidutuskeskukset sijaitsevat säännöllisesti vetoaltaan pohjassa, jonka muodostaa tasonmuotoinen laatta.

Keksinnön erään toisen tunnusmerkin mukaan nämä kuidutuskeskukset sijaitsevat ulkonemien pohjassa, joiden seinät ympäröivät vähintään yhtä sisäistä onteloa.

Keksinnön mukainen valmistusmenetelmä käsittää sen, että venytetään yhtä filamenttiä reikäryhmää kohden, sitten ve-nytysaltaan pohjaa jäähdytetään sellaiseen lämpötilaan, että osassa ryhmistä niistä venytetyt filamentit jakautuvat yhtä moneksi filamentiksi kuin kussakin ryhmässä on reikiä, ja että toisessa osassa ryhmistä venytetään vain yhtä filamenttiä reikäryhmää kohden.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti seuraavassa, oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa: kuvio 1 on pystykuvanto, josta eräitä osia on jätetty pois ja joka kaaviollisesti esittää kuidutuslaitosta, joka on varustettu keksinnön mukaisella venytysaltaalla, kuvio 2 on suurempimittakaavainen tasokuvanto osasta keksinnön mukaisen venytysaltaan pohjan ensimmäisen esimerkin alapintaa, 5 72504 kuvio 3, joka esittää toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta venytysaltaasta, on perspektiivikuvanto osasta ve-nytysaltaan pohjaa ontelolta rajoittavine ulkonemineen, kuvio 4 on pystysuora leikkauskuvanto kuvion 3 mukaisista ulkonemista, kuvio 5 on kuvion 4 mukaisista ulkonemista tasoa A-A myöten otettu leikkauskuvanto ja kuviot 6 ja 7 ovat tasokuvantoja toisen tyyppisistä ulkonemista .

KäsiteItäköön ensiksi kuviota 1, joka esittää keksinnön mukaisella venytysaltaalla varustetun kuidutuslaitteen yleistä muotoa.

Venytysallas 10, joka yleisesti koostuu metalliseoksesta, joka käsittää 90 % platinaa ja 10 % rodiumia, on varustettu navoilla 11 sähkövirtaa varten, jota käytetään lämmittämiseen Joule-ilmiön mukaan. Se sisältää sulaa lasia, joka virtaa aukkojen kautta, jotka on ryhmitetty joukoksi kuidutuskeskuksia C, jotka sijaitsevat tasaisen laatan 12 alapinnassa, joka muodostaa venytysaltaan pohjan. Venytys-allas on yhteydessä tunnettua tyyppiä olevan lasin syöttölaitteen kanssa, joka voi olla joko suora sulatusuunin etuosa, josta lasi virtaa suoraan venytysaltaan sulassa tilassa, tai syöttöjärjestelmää, joka johtaa lasia pallosten muodossa, jotka sitten sulatetaan uudelleen venytys-altaassa. Olkoonpa käytetty syöttölähde minkälainen tahansa, lasin virtauksen aukkojen kautta saa olennaisesti aikaan laatan yläpuolella olevan sulan massan hydrostaattinen paine. Lasi venytetään alkeisfilamenteiksi 13 tavanomaiseen tapaan pyörivän akselin 14 avulla. Kun filamen-teille on kerrostettu päällystyainetta päällystyselimen avulla, joka kaaviollisesti on merkitty kohtaan 15, fila-mentit kootaan yhdeksi tai useammaksi langaksi 16, elinten, joita tavanomaisesti käytetään tässä tekniikassa, kuten läpivetolaattojen 17 ja 18 avulla; sitten lanka käämitään 72504 6 pyörivälle karalle 14, jota myöten se siirtyy jakeluelimen eli kierukan vaikutuksesta.

Puhallusramppi 20, joka on varustettu esimerkiksi sarjalla aukkoja 21, on asennettu lähelle kuidutustasoa ja sen yläpuolelle, niin että aukot 21 ovat suunnatut venytysaltaan pohjaa kohti. Mainitut aukot voivat olla hyvin lähellä toisiaan olevia suuttimia tai reikiä, jotka ovat yhdensuuntaiset venytysaltaan pituusakselin kanssa. Tämä ramppi on yhdistetty esittämättömään kaasunlähteeseen johdoilla 22.

Se voi olla asennettu kiinteäksi, pyöriväksi tai oskilloi-vaksi. Viimeksimainitussa tapauksessa, joka on esitetty kuviossa 1, toinen rampin 20 päistä on kytketty moottoriin varren 24 välityksellä, joka on varustettu rullalla 25, joka nojaa moottorin akselille kiinnitetyn nokan 26 kehään. Muitakin puhallustapoja tulee kysymykseen.

Riippuen venytysaltaan pohjaan jaettujen eri kuidutuskes-kusten rakenteesta ja sijainnista laatan 12 alapintaan suunnattua kaasuvirtaa käytetään ainoastaan kuidutustyövaiheen aloittamishetkellä tai sen koko kestoaikana. Eri kuidutus-keskusten C rakenne ja niiden järjestely laatalle 12 tekee mahdolliseksi määrätä vetoaltaasta venytettyjen filament-tien lukumäärän ja niiden jakautumisen poikkileikkauksensa mukaan.

Niinpä keksinnön mukainen venytysallas käsittää vähintään kaksi sarjaa kuidutuskeskuksia, sillä tavoin, että on mahdollista yhtäaikaa venyttää yksi ainoa filamentti eräistä kuidutuskeskuksista ja lukuisia filamentteja toisista kuidutuskeskuksista.

Rakenteen erilaisuudet voivat koskea yksinkertaisesti aukkojen keskiviivojen välimatkaa ja/tai aukkojen lukumäärää ja/tai aukkojen poikkileikkausmuotoa.

7 72504

Niinpä laatta 12 voi olla tasomainen laatta, joka on rei'i-tetty lukuisilla reikäryhmillä, niin että kukin ryhmä muodostaa yhden kuidutuskeskuksen, niin kuin kuvio 2 esimerkkinä esittää. Siinä esitetyt kuidutuskeskukset Cl ja C2 käsittävät jokainen neljä ympyränmuotoista, saman läpimittaista aukkoa, jotka sijaitsevat neliön kärjissä. Ne eroavat toisistaan pelkästään niiden välimatkojen a ja b puolesta, jotka erottavat kahden vierekkäisen aukon keskipisteet. Keskukset Cl ja C2, jotka on sijoitettu viisto-ristiasetelmaan, muodostavat rivejä, joiden välimatka on t, ja kahden perättäisen saman rivin keskuksen välimatka on 1. Keskukset Cl ja C2 voivat erota toisistaan aukkojen lukumäärän ja/tai aukkojen poikkileikkausmuodon puolesta.

Rakenteen erilaisuudet voivat myös koskea aukkojen asemaa laattaan nähden.

Niinpä laatta 12 voi olla varustettu sarjalla ulkonemia, jotka ulkonevat alaspäin mainitusta laatasta, ja joiden seinät rajoittavat ainakin yhtä sisäistä onteloa, jonka pohjalla eri kuidutuskeskukset sijaitsevat.

Kuviot 3-7 esittävät eräitä esimerkkejä eri muotoisista ulkonemista.

Ulkonemien muoto on mieluimmin geometrisesti yksinkertainen, esimerkiksi särmiö, niinkuin ulkonemat Bl ja B2, joissa on neljä tasomaista sivupintaa (kuviot 3-5), tai sylinteri (kuviot 6 ja 7). Sivuseinä tai· sivuseinät ovat mieluimmin pystysuorat ja mainittujen ulkonemien alinen ulkopinta jokaisen ontelon pohjalla on mieluimmin olennaiset! tason muotoinen.

Kuviossa 6 esitetyt ulkonemat eroavat toisistaan pelkästään aukkojen keskinäisen välimatkan puolesta.

Kuvio 7 edustaa toista esimerkkiä kuidutuskeskuksesta. Kyseessä on alapinta sylinterimäisestä ulkonemasta, jonka 8 72504 sulkee risti 30, joka rajoittaa neljää kvadrantin muotoista aukkoa 31. Tämä aukkomuoto tekee mahdolliseksi saada kuituja, joiden poikkileikkausmuoto on muu kuin ympyrä. Tämäntyyppinen kuidutuskeskus liittyneenä muihin kuidutus-keskuksiin, kuten esimerkiksi kuvion 6 mukaisiin, tekee mahdolliseksi saada vakio- ja määräsuhteinen seos ympyränmuotoisia ja ei-ympyränmuotoisia filamentteja.

Kuviot 3-7 esittävät ulkonemia, jotka on varustettu yhdellä ainoalla sisäisellä ontelolla. Keksinnön mukaiset ve-nytysaltaat voivat myös olla varusetut ulkonemilla, joiden poikkileikkaus on hyvin pitkän suorakulmion muotoinen. Näissä parrun muotoisissa ulkonemissa voi olla useita toisistaan riippumattomia ontelolta. Jokaisen ontelon pohja on varustettu yhdellä kuidutuskeskuksella, jonka aukot mieluimmin sijaitsevat säännöllisesti pystykeskiviivaan nähden. Tätä suositellaan myös niiden ulkonemien suhteen, jotka käsittävät vain yhden ainoan ontelon, koska, kun kuidutuskeskuksen kautta venytetään yhtä ainoaa filament-tia, tämä suulakkeiden sijainti tekee mahdolliseksi nimenomaan saada aikaan säännöllisempi virtaus syöttämään mainitun filamentin pallukkaa. Tällaisen ulkoneman ulkoiseen alapintaan voi olle koverrettu matalat uurteet kahden vierettäi-sen kuidutuskeskuksen erottamiseksi toisistaan.

Kuidutuskeskusten rakenteen erilaisuudet voivat myös koskea sen aineksen luonnetta, joka muodostaa kunkin rei'itetyn vyöhykkeen ulkoisen alapinnan, jonka aineksen valinnan määrää sen kostutettavuus sulaan lasiin nähden. Keksinnön mukainen venytyslevy voi siis käsittää erilaisia kuidutus-keskuksia, joiden ulkoiset alapinnat kostuvat eri lailla, riippuen siitä aineksesta josta nämä pinnat koostuvat.

Näin ollen keksinnön mukaiset venytysaltaat käsittävät vähintään kahta luokkaa rei'itettyjä vyöhykkeitä, joiden tunnusmerkkinä on se, että niiden kosketuskulma 1150°C lämpötilassa olevan sulan lasin kanssa on toisilla yli 60° ja toisilla alle 50°.

9 72504

Aineksen muutos voi koskea kuidutuskeskusta kokonaisuudessaan tai pelkästään sen rei'itetyn vyöhykkeen ulkoista alapintaa.

Ulkonemalla varustettujen venytysaltaiden tapauksessa voidaan myös käyttää hyväksi kahta eri metalliseosta kahden ulkonemasarjän valmistamiseen kokonaan tai osaksi. Tämän-tyyppinen venytysallas voi esimerkiksi olla varustettu kahdella sarjalla sylinterin muotoisia ulkonemia, joista toiset kokonaisuudessaan koostuvat metalliseoksesta,jossa on 90 % platinaa ja 10 % rodiumia, ja toiset seoksesta 93 % platinaa, 3 % iridiumia ja 4 % kultaa. Tätä seosta pitää kaupan Societö Comptoir-Lyon-Alemand-Louyot merkillä PR 3/4. Lasin kosketuskulma edellä mainittua kolmen metallin seosta olevaan laattaan nähden on 75°, kun taas samoissa olosuhteissa se on vain 39° 10 % rodiumia sisältävään platinalaattaan nähden.

Kuidutuskeskusten erilaisuus voidaan saada aikaan myös kerrostamalla jotakin tuotetta tiettyjen rei'itettyjen vyöhykkeiden ulkopinnalle. Tämä tuote voidaan kerrostaa mainittuihin vyöhykkeisiin millä tahansa sopivalla tavalla, sijaitkootpa nämä tasapohjaisella tai ulkonemilla varustetulla venytysaltaan pohjalla.

Keksinnön mukainen venytysallas voi olla varustettu esimerkiksi kahdella sarjalla ulkonemia, joista toisten alinen ulkopinta on päällystetty kerroksella boorinitridiä, joka ajaa saman asian kuin edellä mainittu kolmiaineinen metalliseos, ja toiset ovat rodiumpitoista platinaa.

Ulkonemat sijaitsevat säännöllisten välimatkojen päässä toisistaan venytysaltaan pohjalla, niinkuin kuvioista 3, 5 ja 6 näkyy.

Esimerkiksi särmiönmuotoisia ulkonemia, joissa on yksi ainoa ontelo kuten ja voi olla sijoitettu ryhmiin, 10 72504 joista kukin muodostaa rivin, joka on kohtisuorassa veny-tysaltaan pituuskeskiviivaan nähden. Sylinterin muotoiset ulkonemat voidaan edullisesti sijoittaa viistoristiase% telmaan ja ryhmittää kaksoisriveiksi niin kuin kuviossa 6 on esitetty. Perättäisten ryhmien välimatka g on sellainen, että väliin voidaan sovittaa jäähdytyselin, esimerkiksi klassista tyyppiä olevia jäähdytyslaippoja.

Keksinnön mukaisten venytysaltaiden toiminta esitetään seuraavassa, erikseen tasapohjaisten venytysaltaiden ja ulkonemilla varustettujen venytysaltaiden osalta.

Tasapohjaiset venytysaltaät, jotka käsittävät esimerkiksi kaksi luokkaa ryhmiä C·^ ja C2* käynnistetään seu-raavalla tavalla:

Kuuma lasi virtaa kaikkien aukkojen kautta ja peittää vähitellen lasilla kuidutuslaatan alapinnan lähes kokonaan.

Venytyslaatan pohjaa kohti vakinaisesti suunnatun kaasu-virran avulla laitteen hoitaja jakaa mainitulle pohjalle muodostuneen lasimassanaiheuttaen lasipäällysteen jakautumisen useiksi pieniksi päällysteiksi, joista kukin on rajoitettu yhteen reisillä varustettuun vyöhykkeeseen, joka vastaa yhtä kuidutuskeskusta.

Tämän ensimmäisen vaiheen päättyessä laitteen hoitaja venyttää pienellä nopeudella yhtä filamenttia kuidutuskeskusta kohti. Sitten, kaasuvirran vaikutuksesta lasi-pallukoiden lämpötila alenee ja saavuttaa arvon 0^, jonka alapuolella vain kuidutuskeskuksista venytetyt filamen-tit jakautuvat yhtä moneksi filamentiksi kuin näissä kui-dutuskeskuksissa on reikiä. Keskuksesta C^ venytettyihin filamentteihin tämä työvaihe ei vaikuta. Näin venytettyjen eri filamenttien pallukoiden lämpötila stabiloidaan kuidutuslämpötilaksi T, joka on pienempi kuin lämpö- 11 72504 tila Θ1, mutta suurempi kuin lämpötila Θ2, jonka alapuolella kuidutuskeskuksista <Z^ lähtien tapahtuisi jakautuminen, joka johtaisi yhden filamentin venytykseen kaikkien kuidu-tuskeskusten kutakin reikää kohti. Lämpötila T stabiloidaan mieluimmin arvoon, joka on likimäärin 1/2 (01 - 02) . Kaikissa venytysaltaissa, jotka on tarkoitettu jatkuvien lasikuitujen valmistukseen mekaanisella venytyksellä, sula-pallukoiden lämpötila vaihtelee hiukan yhdestä venytys-altaan kohdasta toiseen ja/tai ajan mukaan. Näiden keskiarvosta molempiin suuntiin tapahtuvien vaihteluiden huomioonottamiseksi ja keksinnönmukaisten venytysaltaiden saattamiseksi käymään stabiilisti, on toivottavaa, että lämpötilaero ΔΘ = 0^-02 on vähintään 30°C.

Tämä arvo saavutetaan valitsemalla sopivasti eri kuidutus-keskusten ulottuvuudet.

Keksinnön mukaisten, ulkonemilla varustettujen venytys-altaiden, jotka käsittävät esimerkiksi kaksi sarjaa kui-dutuskeskuksia C'^ ja C'2, toiminta on seuraavanlainen: Käyntiin pantaessa venytysaltaaseen syötetty sula lasi valuu onteloihin, virtaa ulkonemien aliseen ulkopintaan tehtyjen reikien läpi, ja täyttää nopeasti mainitun pinnan lasilla. Virtaus aiheuttaa yhden tai useamman pallomaisen massan eli pallukan muodostumisen ulkonemaa kohti, jotka pallukat vähitellen laskeutuvat oman painonsa vaikutuksesta, vetäen perässään lasifilamenttia. Tätä vaihetta voidaan nopeuttaa käsin. Kaikki näin muodostuneet filamantit yhdistetään ja aloitetaan niiden mekaaninen venytys pienellä nopeudella. Sitten lähetetään kaasuvirta, mieluimmin ilmavirta, pyyhkimään venytysaltaan pohjaa.

Samoin kuin tasapohjaisten venytysaltaiden tapauksessa, filamenttien pallukoiden lämpötila alenee kaasuvirran vaikutuksesta. Se saavuttaa lämpötilan θ^, jonka alapuolella kuidutuskeskuksista C'^ lähtien venytetyt filamentit ja- 12 72504 kautuvat yhtä moneksi filamentiksi kuin näissä kuidutus-keskuksissa on reikiä.

Samoin kuin edellä käsitellyissäkin kuidutusaltaissa näin venytettyjen eri filamenttien pallukoiden lämpötila stabiloidaan arvoon Τ', joka on lämpötilarajojen 0’^ ja 0^ välillä, joka jälkimmäinen lämpötila vastaa sitä rajaa, jonka alapuolella tapahtuisi kuidutuskeskuksista läh tien venytettyjen filamenttien jakautuminen.

Näin saadut filamentit kootaan vähintään yhdeksi langaksi, joka rullataan pyörivälle kannattimelle ja näiden filamenttien venytystä jatketaan,tavallisesti pysäyttäen kaa-suvirta kun langan rullaaminen on alkanut. On myös mahdollista kaasuvirran virtaamaa pienentäen jatkaa venytys-altaan ja pohjan ilmahuuhdontaa koko kuidutustyövaiheen ajan.

Samoista syistä kuin edellä on selitetty, lämpötila Τ' stabiloidaan mieluimmin arvoon, joka on likimäärin 1/2(0'^ + 2> · ja lämpötilaeron Δ0' on oltava vähintään 30°C.

Tämä lämpötilaero Δ0' saadaan valitsemalla sopivasti ul-konemien ulottuvuudet, etenkin niiden korkeus h, ja niiden sivuseinän paksuus p, sekä ulkoneman pohjan paksuus f.

Lasin jäähdytys, joka saadaan aikaan yksinkertaisesti säteilyn kautta ja mainittuja ulkonemia erottavissa väleissä kiertävien ja filamenttien niitä venytettäessä mukanaan viemien ympäristökaasujen välisen konvektion kautta, tekee mahdolliseksi yhdenmukaistaa eri rei'istä lähtevän lasin lämpötila. Tätä jäähdytystä voidaan tehostaa ja säätää sovittamalla ulkonemarivien väleihin jäähdytyselimiä.

Reikien jakauman määräävät kuidutuskeskusten väliset eri välimatkat, ja kussakin keskuksessa, reikien välimatkat.

13 72504

Olkoonpa venytysallas tasapohjainen tai ulkonemilla varustettu, samaan kuidutuskeskukseen kuuluvien reikien välimatka reunasta reunaan voi vaihdella 1 mm:stä 0,2 mm:iin ja pienempäänkin, mutta mieluimmin se on 0,2 ja 0,5 mm:n välillä.

Kahden vierekkäisen kuidutuskeskuksen välimatkan puolesta erotetaan kahdentyyppisiä venytysaltaita.

Tasapohjaisissa venytysaltaissa näiden välimatkojen, joita kuviossa 2 on merkitty kirjaimilla t ja 1, on oltava yhtä suuret tai suuremmat kuin 1,5 x niiden reikien läpimitta, joiden poikkileikkaus on suurin kyseessä olevassa venytys-altaassa .

Ulkonemilla varustetuissa venytysaltaissa vierettäisten kuidutuskeskusten välimatkat määräävät kahden vierekkäisen ulkoneman väliset välimatkat.

Ulkonemat voivat olla sijoitetut yksinkertaisiin riveihin tai kaksinkertaisiin riveihin, kohtisuorasti venytysaltaan pohjaan pituuskeskiviivaan nähden, niin kuin kuvioissa 5 ja 6 on esitetty. Kussakin yksinkertaisessa rivissä ulko-nemia erottaa välimatka k, jonka on oltava vähintään 0,1 mm, mutta joka mieluimmin on 0,4 ja 1 mm:n välillä. Silloin kun käytetään viistoristimuotoa, välimatkojen k^ ja k£, jotka erottavat kahta vierettäistä samaan riviin kuuluvaa ulkonemaa ja vastaavasti kahta vierettäistä kahteen eri riviin kuuluvaa ulkonemaa, on myös oltava vähintään 0,1 mm mutta mieluimmin 0,4 ja 1 mm:n välillä. Kahden yksinkertaisen tai kaksinkertaisen rivin välinen etäisyys g on sellainen, että siihen on mahdollista sovittaa jäähdytyselin. Näinollen tämä etäisyys voi vaihdella 2,5 - 5,5 mm:iin ja on mieluimmin 3,5-4 mm.

Eräänä nimenomaisena etuna täten yksinkertaisiin tai kaksinkertaisiin riveihin sijoitettujen ulkonemien käytöstä on 14 72504 se, että sähkövirta pohjalaatassa olennaisesti kiertää ul-konemien välillä enemmän kuin näiden seinissä. Tästä seuraa varsinkin se, että ulkonemien alaseinän paksuus voidaan valita riippumatta venytysaltaan, sitä kokonaisuutena tarkasteltaessa, sähköisistä ominaisuuksista. Tämän ansiosta keksinnön mukaisten venytysaltaiden sähköiset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin tavanomaisten, nipukoilla varustettujen venytysaltaiden, aiheuttamatta siinä suhteessa mitään haittoja.

Eräitä tärkeitä, ulottuvuuksia koskevia ominaisuuksia on esitetty kuviossa 4; kyseessä ovat paksuudet e ja f, jotka koskevat venytysaltaan pohjaa ja vastaavasti ulkonemien pohjaa, sekä viimeksimainittujen sivuseinän korkeus h ja paksuus p.

Näiden suureiden arvojen määäämiselle asettavat ehtoja olennaisesti Joule-ilmiön johdosta tapahtuva sähköenergian kulutus, venytysaltaan mekaaninen lujuus, lämmönvaihto-ilmiöt, lasin virtaama reikää kohti ja reikien lukumäärä pintayksikköä kohti.

Täten, kun tarkoituksena on antaa venytysaltaan pohjalle riittävä mekaaninen lujuus käyttäen mahdollisimman vähän metallia, paksuus e vaihtelee 0,5 - 3 mm:iin ja on mieluimmin 1 ja 2 mm välillä.

Tämä paksuus, joka on määrätty riippumatta ulkoneman ulottuvuuksista, voi vaihdella pohjan vyöhykkeestä toiseen ja valitaan siten,että sähkövirtojen jakauma venytysaltaan koko pohjassa saadaan mahdollisimman yhdenmukaiseksi.

Paksuus f, joka osaltaan vaikuttaa lasin virtaamaan, voi vaihdella riippumatta muista ulottuvuuksien arvoista; valitsemalla paksuudet hyvin pieniksi pienennetään minimiin painehäviöt rei'ista, minkä ansiosta saadaan suuria virtaamia pieniläpimittaisista rei'istä. Tämä paksuus f voi vaihdella 0,2 - 2 mm:iin ja mieluimmin 0,4 - 1 mm:iin, reikien läpimitasta riippuen.

15 72504

Lasin jäähtymisen aste riippuu suoraan ulkonemien sivuseinän korkeudesta h ja paksuudesta p.

Paksuus p voi olla vakio, silloin kun ulkonema on esimerkiksi sylinterin muotoinen. Se voi myös vaihdella, silloin kun ulkopuoleltaan suuntaissärmiön muotoinen ulkonema vastaa lähes sylinterin muotoista sisäistä onteloa, niin kuin kuviossa 5 on esitetty.

Yleisesti sanottuna keksinnön mukaisissa venytysaltaissa h vaihelee välillä 1-10 mm ja p välillä 0,2-2 mm ja mieluimmin välillä 0,4-1 mm.

Edellä selitetyn menetelmän ja laitteen merkitys ja edut ilmenevät selvästi seuraavista esimerkeistä, jotka havainnollistavat keksinnön mukaisten venytysaltaiden eräitä erityisiä sovellutusmuotoja.

Esimerkki 1

Venytysaltaan pohja koostuu tasomaisesta platina-rodium-laatasta (90 % platinaa ja 10 % rodiumia) ja käsittää kaksi luokkaa sellaisia kuidutuskeskuksia, kuin kuviossa 2 on esitetty.

Venytysaltaan eri ulottuvuusarvot ovat seuraavat: - paksuus e = 1 mm - reikien läpimitta = 1,60 mm - välimatkat: a = 1,80 mm b =2,10 mm 1 =3,65 mm t =6,15 mm

Keskuksista saadaan neljä filamenttia ja keskuksista C2 yksi, seuraavissa olosuhteissa:

Stabiili käynti silloin kun filamenttien pallukan lämpötila on rajojen 0^ ja 0£ välillä, jotka ovat 1230°C ja vastaavasti 1190°C.

16 72504

Kun kuidutustoimen aikana ylläpidetään kaasuvirtaa, saadaan stabiili käynti silloin kun lämpötila T on raja-arvojen = 1250°C ja 02 = 1210°C välillä.

Tällöin, kun venytysaltaan pohjaa jatkuvasti huuhdellaan paineilmalla, saadaan yhtäaikaa neljä filamenttia, joiden läpimitta on 15 pm, tyyppiä olevista keskuksista ja yksi filamentti, jonka läpimitta on 30 pm tyyppiä C2 olevista keskuksista, kun käytetään seuraavia kuidutusolosuh-teita: lasipallukoiden lämpötila T = 1240°C venytysnopeus = 10 m/s

Esimerkki 2

Venytysaltaan pohja koostuu tasonmuotoisesta, rodiumilla seostetusta platinalaatasta, jossa on 90 % platinaa ja 10 % rodiumia, ja käsittää kaksi luokkaa kuidutuskeskuksia, jotka sijaitsevat joukon ulkonemia pohjalla. Ulkonemat ovat sellaisia kuin kuviossa 3-5 on esitetty. Ne sijaitsevat riveissä, joissa vuorotellen on tyyppiä ja B2 olevia uiko nemi a.

Kuidutusaltaan eri ulottuvuusarvot ovat seuraavat: - venytysaltaan paksuus e = 1,5 mm - ulkoneman pohjan paksuus f =0,5 mm - kahden viereisen ulkoneman välimatka: - samassa rivissä k =1 mm - kahden rivin välissä g = 3,5 mm - ulkonemien poikkileikkaus = 4,6x4,6 mm - ulkonemien korkeus h =4,5 mm - reikien läpimitta = 1,6 mm - vierettäisten reikien välimatka reunasta reunaan ulkonemassa B^ = 0,5 mm ulkonemassa B2 =0,2 mm li 17 72504

Kun tuuletusta ei käytetä, saadaan yhtä aikaa neljä fila-menttia ulkonemista ja yksi filamentti ulkonemista Β2* filamenttien pallukoiden lämpötilan Τ' ollessa välillä 0^ = 1240°C ja 012 = 1200°C.

Niinpä esimerkiksi pallukan lämpötilan ollessa 1220°C ja venytysnopeuden 10 m/s, saadaan yhtä aikaa filamentteja, joiden läpimitat ovat 20 ja vastaavasti 40 pm.

Edellä esitetyt esimerkit osoittavat, että keksinnön mukaisilla venytysaltailla voidaan saada lankoja, jotka koostuvat seoksesta filamentteja, joiden poikkileikkaukset ovat eri suuruiset, vakinaisessa ja määrätyssä suhteessa.

On kuitenkin varsin ilmeistä, että keksinnön mukaisia veny-tysaltaita voidaan käyttää kuidutuslämpötiloissa, jotka ovat suurempia kuin 0^(tai θ'^) tai pienempiä kuin ©2 (tai Θ^)/ niin että saadaan lankoja, jotka koostuvat fila-menteista, joilla kaikilla on olennaisesti sama poikkileikkaus .

Claims (22)

1. Laite poikkileikkaukseltaan erilaisten jatkuvien fi-lamenttien valmistamiseksi mekaanisesti venyttämällä sulaa lämpöplastista ainetta, kuten lasia, joka laite käsittää lasin syöttölähteen, joka on yhdistetty Joule-ilmiöllä lämmitettyyn venytysaltaaseen, jonka pohjassa on joukko reikiä muodostaen mainitulle pohjalle tasaisesti jakautuneita ryhmiä, laitteen venytysaltaan pohjaa kohti suunnatun kaasun puhaltamiseksi ja mainittujen filamenttien venytyslaitteet, tunnettu siitä, että venytysaltaan pohjaan tehdyt reiät on sijoitettu muodostamaan vähintään kaksi kuidutuskes-kusluokkaa, jolloin jokaisen keskuksen muodostaa rakenteeltaan muista luokista poikkeavien reikien ryhmän rei'ittämä vyöhyke, ja mainittujen vyöhykkeiden rakenne on sellainen, että voidaan venyttää samanaikaisesti ja tasaisesti vain yhtä filamenttiä ainakin yhden ryhmän kustakin keskuksesta ja yhtä filamenttiä kustakin vähintään yhden toisen ryhmän keskuksiin kuuluvasta rei'ästä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuidutuskeskukset eroavat toisistaan sen aineen suhteen, josta reititettyjen vyöhykkeiden seinä on muodostettu.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuidutuskeskukset eroavat toisistaan sen aineksen suhteen, joka peittää rei'itettyjen vyöhykkeiden alista ulkopintaa .

4. Patenttivaatimusten 2 ja 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että osassa rei'itetyistä vyöhykkeistä on o ainesta, jonka kosketuskulma 1150 c lämpötilaisen lasin o kanssa on suurempi kuin 60 , ja että toisessa osassa mainituista vyöhykkeistä on ainesta, jonka kosketuskulma mainitunlaisen sulan lasin kanssa on pienempi kuin 50°# 19 72504

5. Jonkin edelllisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että kuidutuskeskukset ovat säännöllisesti jakautuneina venytysaltaan pohjaan, joka koostuu ta-sonmuotoisesta laatasta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuidutuskeskukset sijaitsevat ulkone-mien pohjalla, joissa ulkonemissa on vähintään yksi sisäinen ontelo.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että eri kuidutuskeskukset eroavat toisistaan niiden reikien poikkileikkauksen puolesta.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että eri kuidutuskeskukset eroavat toisistaan sen välimatkan puolesta, joka erottaa kahta vierekkäistä reikää.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että eri kuidutuskeskukset eroavat toisistaan niiden reikien lukumäärän puolesta.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ulkonemat ovat suuntaissärmiön muotoiset .

11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että ulkonemat ovat sylinterin muotoiset.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu . siitä, että kukin ulkonema koostuu parrusta, jossa on useita erillisiä ontelolta, joista onteloista jokainen on avoin yliseltä, venytysaltaan sisustaan päin olevalta puoleltaan, ja suljettu aliselta puoleltaan seinällä, jossa on ryhmä reikiä. 20 72504

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että parrut ovat suorakulmaisia suuntaissärmiöitä, joita sylinterin muotoiset ontelot lävistävät.

14. Patenttivaatimusten 12 ja 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokaisen ontelon pohjaan tehtyjä rei-käryhmiä erottavat toisistaan ulkoneman alapintaan tehdyt uurteet.

15. Menetelmä jatkuvien, poikkileikkaukseltaan erilaisten filamenttien valmistamiseksi mekaanisesti venyttämällä mineraalisesta lämpöplastisesta aineksesta, kuten lasista, jota syötetään Joule-ilmiöllä yleisesti lämmitettyyn venytysaltaa-seen, jonka alapintaan on tehty joukko reikiä, jotka sijaitsevat niin, että ne muodostavat useita säännöllisesti jakautuneita ryhmiä, ja jonka mukaan lasi aluksi leviää mainitulle alapinnalle, jota sen jälkeen jäähdytetään puhaltamalla kaasua, tunnettu siitä, että venytetään yhtä filamenttiä reikäryhmää kohden, sitten venytysaltaan pohjaa jäähdytetään sellaiseen lämpötilaan, että osassa ryhmistä niistä venytetyt filamentit jakautuvat yhtä moneksi filamentiksi kuin kussakin ryhmässä on reikiä, ja että toisessa osassa ryhmistä venytetään vain yhtä filamenttiä reikäryhmää kohden.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että venytysaltaan pohja jäähdytetään sillä tavoin, että lasin keskilämpötila T reikien poistokohdassa on kahden raja-arvon Θ ja Θ välillä, jotka ovat ominai- 1 2 siä kahdelle reikäryhmätyypille ja joiden raja-arvojen alapuolella lasi jakautuu yhtä moneksi filamentiksi kuin ryhmässä on reikiä, ja joiden raja-arvojen yläpuolella lasi jää yhden ainoan reikäryhmästä venytetyn filamentin muotoon. 21 72504

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötilaero Δθ * Θ - Θ on vä- o 12 hintään 30 C.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 15-17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötilaero ΔΘ johtuu reikien reunasta reunaan mitatun keskinäisvälimatkan erotuksesta.

18 72504

19. Patenttivaatimusten 15-18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä,, että lämpötilaerotus ΔΘ johtuu reikien lukumäärän ryhmää kohti erotuksesta.

20. Patenttivaatimusten 15-19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun reiät on tehty venytysaltaan poh-jalaatasta alaspäin ulkonevien elinten alapintaan, lämpötilaero Δθ' johtuu mainittujen elinten korkeudesta h.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötilaero Δθ' johtuu venytysaltaan pohjalaatan alapuolelle ulkonevien elinten sivuseinän paksuudesta .

22. Lanka, joka kooostuu useista jatkuvista filamenteista, joiden poikkileikkaukset ovat erilaiset, ja valitut sillä tavoin, että mainitun langan kompaktisuusaste saadaan suurenemaan, ja jotka filamentit on saatu mekaanisesti venyttämällä sulaa lämpöplastista ainetta, kuten lasia, tunnettu siitä, että se koostuu seoksesta, jossa vakinaisessa ja määrätyssä suhteessa on poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoisia ja ei-ympyränmuotoisia filamentteja. 72504 22