FI75555B - Foerfarande foer framstaellning av fibrer utgaoende fraon ett termoplastiskt material. - Google Patents

Description

1 75555

Menetelmä kuitujen valmiet&mieekei lämpöplastieesta aineesta

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä kuitujen valmistamiseksi lämpöplastisesta aineesta.

Tarkemmin sanottuna keksintö koskee valmistusmenetelmää, jossa käsiteltävä aine johdetaan venytettävässä tilassa linkoon, jonka kehällä on suuri joukko reikiä. Keskipakovoiman vaikutuksesta vedettävä aine kulkee näistä reisistä ja muodostaa säikeitä tai "esikuituja". Renkaanmuotoinen kaasuvirtaus, jonka lämpötila on korkea, kulkee pitkin lingon kehäseinämää. Säikeet singotaan tähän kaasuvirtaukseen, jossa säikeiden venyttäminen tapahtuu loppuun ja muodostuneet kuidut kuljetetaan pois .

Näissä menetelmissä kaasu kuljettaa muodostuneet kuidut vas-taanottoelimelle, jonka muodostaa tavallisesti hihnakuljetin, jonka läpi kaasuvirtaus pääsee kulkemaan. Kuidut laskeutuvat sille kerroksena tai mattona.

Koska valmiilla tuotteella tulee olla määrätty kiinnevoima, kuidut päällystetään jollakin sideaineella niiden radalla kohti vastaanottoelintä. Päällystettyjen kuitujen kerros joutuu lämpökäsittelyllään, jossa sideaine polymeroituu. Sen jälkeen kuitukerros leikataan ja varastoidaan lopullisesti tuotteesta riippuen.

Kuitujen valmistusmenetelmät, joissa vetäminen tapahtuu samalla kertaa sekä linkoamalla että kuuman kaasuvirtauksen aikaansaaman "vetämisen" vaikutuksesta, ovat erityisen edullisia. Kaiken kaikkiaan niillä saadaan taloudellisesti tyydyttävissä olosuhteissa eristysaineita, joiden laatu on varsin tyydyttävä edulliseen hintaansa nähden. Menetelmä, jossa esisäikeet tulevat reisistä, takaa tietyssä määrin sen, että esikuitujen muodostuminen on varsin säännöllistä. Säännöllisten esikuitujen muodostuminen on eräs välttämätön edellytys 75555 sille, että valmiit kuidut ovat virheettömästi vedettyjä. Lisäksi kun venyttäminen suoritetaan loppuun kuumilla kaasu-virtauksilla, voidaan kustakin reiästä päästää suhteellisen suuri määrä vedettävää ainetta. Tällöin kunkin lingon tuotantokapasiteetti nousee, jolloin yksikköhinta puolestaan laskee.

Nämä varsin kaavamaisesti esitetyt syyt eivät varmastikaan riitä selvittämään tämäntyyppisten menetelmien etuja. Niiden avulla voidaan kuitenkin selventää sitä, missä keksinnön tyyppiä olevat menetelmät eroavat näennäisesti varsin lähellä olevista menetelmistä, jotka kuitenkin sekä toimintansa että niillä saatavien tulosten osalta ovat kovin erilaisia.

Tunnetaan esimerkiksi menetelmiä, joissa vetäminen tapahtuu yksinomaan linkoamalla. Näissä menetelmissä linkoa ympäröivää renkaanmuotoista kaasuvirtausta joko ei ole ollenkaan tai sitten se ei osallistu kuitujen vetämiseen. Näiden menetelmien oletettu etu on se, että säästetään energiakustannuksissa korkean lämpötilan ja suuren nopeuden omaavan vetämis-kaasuvirran aikaansaamisen osalta. Tällä tavoin saatu säästö näkyy kuitenkin lingon selvästi pienempänä tuotantokapasiteettina ja kokonaisuutena ottaen tuotantokustannukset eivät laske.

Kuten edellä huomautettiin, kuitujen valmistuksessa ja näin ollen myös näistä kuiduista valmistettujen tuotteiden valmistuksessa on otettava huomioon ei ainoastaan laatuvaatimukset, vaan myös tuotantokustannuksia koskevat vaatimukset. Nämä vaatimukset ovat varsin monitahoiset, kuten yksityiskohtaisemmin nähdään seuraavasta selityksestä. Laadun osalta kysymys on ensiksikin tuotteiden eristysominaisuuksista, mutta myös mekaaniset ominaisuudet näyttelevät varsin' tärkeätä osaa. Kustannusten osalta tulevat kysymykseen vielä useammat seikat, sillä onhan otettava huomioon investoinnit, työvoima, raaka-aineet, energiankulutus jne.

Aikaisemmin tunnetun tekniikan mukaan valmistetaan kuituja ja eristysaineita, joiden laatu on parempi kuin yleisimmin 3 75555 käytetyillä menetelmillä saatujen tuotteiden, mutta nämä menetelmät eivät ole kuitenkaan kovin edullisia tuotantokustannusten suhteen, sillä niissä joko tuotanto on pientä tai energian kulutus on liian suurta tai niissä joudutaan käyttämään kalliita raaka-aineyhdisteitä jne.

Sentyyppiseen menetelmään, johon tämä keksintö liittyy, on aikaisemmin ehdotettu erittäin monenlaisia parannuksia ja näin on asianlaita, vaikka rajoituttaisiin pelkästään kuitujen muodostusvaiheeseen ja jätettäisiin huomiotta kaikki se, mikä liittyy kuitujen myöhempiin käsittelyihin, jotka ovat tarpeen valmiin tuotteen aikaansaamiseksi.

Viimeisimmistä tähän aiheeseen liittyvistä julkaisuista FR-patenttihakemus n:o 2 443 436 sisältää joukon ehdotuksia. Ne liittyvät erityisesti kuidutettavan aineen laatuun, joukkoon järjestelyjä, joilla pyritään aineen lämpötilan ja sen reitin parempaan valvontaan lingossa, lingon itsensä erity israkenteisiin jne.

Eräät muut aikaisemmat julkaisut, joista mainittakoon FR-patentti n:o 1 382 917, liittyvät esikuitujen sinkoutumis-olosuhteiden parantamiseen vetämiskaasuvirtaukseen.

Nämä kaksi esimerkkiä edustavat vain hyvin pientä osaa tähän aiheeseen liittyvästä erityisen laajasta kirjallisuudesta.

Ne osoittavat miten kovin monenlaisia esityksiä on tehty tämäntyyppisten menetelmien parantamiseksi.

Vaikka kaikissa näissä tapauksissa tavoite, johon tähdätään, toisin sanoen laatu-hinta-kokonaisuuden parantaminen, on täysin selvä, näin ei ole kuitenkaan teknisten keinojen osalta, joiden avulla tähän tavoitteeseen päästäisiin.

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada keinot, joiden avulla edellä kuvatuntyyppisiä mineraalikuitujen valmistusmenetel miä voidaan parantaa. Keksinnön tavoitteena on erityisesti 4 75555 parantaa tuotantokapasiteettia laadun pysyessä samana tai parantaa laatua tuotantokapasiteetin pysyessä samana. Keksinnön avulla pyritään erityisesti aikaansaamaan uusia toimintaolosuhteita linkoamislaitteille edellä mainittujen tulosten parantamiseksi. Pyritään myös saamaan eristysaineita, jotka on valmistettu uusia järjestelyjä käyttäen ja joiden eristys-ja mekaaniset ominaisuudet ovat edulliset tuotantokustannusten olematta sille esteenä.

Nyt on osoitettu tutkimuksilla, että näihin tavoitteisiin ja muihin seuraavassa selityksessä esitettyihin tuloksiin voidaan päästä valitsemalla kuitujen muodostusvaihetta varten erittäin tarkasti lingon toimintaolosuhteet.

Esillä oleva keksintö lähtee sen tyyppisestä menetelmästä, joka tunnetaan ennestään esim. Fl-patentista 65 983, joka on vain eräs edellä mainittuun laajaan kirjallisuuteen kuuluva julkaisu. Edellä esitettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että linkoamislaitteen kehäno-peua niiden reikien tasossa, josta säikeet tulevat ulos, on ainakin 50 m/s.

Syyt, joiden vuoksi käyttämällä suurta kehänopeutta saadaan valmiiden tuotteiden laatu paranemaan, eivät ole täysin selvillä; tulos on jopa jossakin määrin hämmästyttävä. Tiedetään, että lingon kehällä sijaitsevista rei'ista tulevan aineen vetäminen säikeiksi on monitahoinen ilmiö, johon vaikuttavat sekä lingon liike että kaasuvirtauksen liike. Varmuudella ei voida määritellä kunkin liikkeen vetämismekanismia eikä myöskään niiden aikaansaamia vaikutuksia.

Jos kuitenkin halutaan analysoida tätä ilmiötä, voidaan otaksua, että kuitu saadaan menetelmällä, jota voidaan verrata mekaaniseen venyttämiseen, kun säikeen toinen pää on kiinni lingossa ja toinen pää pysyy kiinni ympäröivän ilman aikaansaaman hankauksen voimasta. Tässä olettamuksessa kuidun kahden "pään" suhteellisen liikkeen aikaan- 5 75555 saavat yhdessä lingon pyörimisliike ja kaasuvirtauksen liike.

Suunta, jonka säikeet omaksuvat tullessaan lingosta näyttää todellakin osoittavan, että tällainen liikkeiden "yhdistelmä" vaikuttaa tehokkaasti vetämiseen. Säieradan projisoituminen tasoon, joka sivuaa linkoa, muodostaa tietyn kulman kaasu-virtausten virtaussuunnan kanssa (joka tavallisesti on samansuuntainen lingon akselin kanssa), ja voidaan todeta, että tämä kulma riippuu itse asiassa lingon kehänopeuden suhteesta kaasuvirtausten nopeuteen.

Tavallisissa toimintaolosuhteissa kulma on suhteellisen pieni, sillä kaasujen nopeus on paljon suurempi kuin lingon ke-hänopeus. Tämä näyttäisi korostavan kaasuvirtauksen vetämis-vaikutuksen hallitsevaa osuutta kuitujen muodostumismekanis-missa.

Edellä on tarkasteltu ainoastaan kuidun kehityksen projisoitumista linkoa sivuavaan tasoon. Kokeellisesti voidaan todeta myös, että säikeet erkanevat hyvin vähän kehäseinämästä, joten projektiota koskevat huomautukset sopivat myös kuidun todelliseen rataan.

Edellä esitetyt seikat huomioonottaen puhtaasti geometristen seikkojen, joita analysoidaan yksityiskohtaisemmin edempänä, tarkastelu olisi olettanut johtavan johtopäätökseen, että jos pyritään parantamaan kuitujen vetämistä lähtien tavanomaisista toimintaolosuhteista, kaasujen nopeuden lisääminen olisi paras ratkaisu.

Voidaan nimittäin todeta, että kun muiden olosuhteiden pysyessä muuttumattomina nostetaan tuntuvasti kaasujen nopeutta pyrkien tällä tavoin saamaan äärimmäisen ohuita kuituja, saadaankin tuotteita, joiden laatu on tuntuvasti huonompi; erityisesti nämä kuidut ovat erittäin epäsäännöllisiä, hauraita ja lyhyitä ja niistä valmistettujen eristysmattojen mekaaniset ja lämpöominaisuudet - viimeksi mainitut tosin 6 75555 vähemmässä määrin - ovat heikot.

Nyt on yllättäen todettu, että eristysaineiden laatu saadaan tuntuvasti paranemaan, kun muiden olosuhteiden pysyessä muuttumattomina kehänopeutta lisätään.

Vaikka onkin toivottavaa saada aikaan suuri kehänopeus, on sanomattakin selvää, että teknisistä syistä tätä nopeutta ei voida lisätä määrättömiin. Käytännössä on vaikeata päästä suurempii nopeuksiin kuin 150 m/s ja useimmiten keksinnön mukainen nopeus onkin 50-90 m/s.

Kehänopeutta rajoittavat erityisesti käytettyjen linkojen mekaaniseen kestävyyteen liittyvät kysymykset. Vaikka linko joudutaankin väistämättä tietyn ajan kuluttua uusimaan, sen iän tulee keksinnön mukaisissa toimintaolosuhteissa pysyä edelleen kilpailukykyisenä kaikkeen teollisessa mittakaavassa tapahtuvaan käyttöön erottamattomasti liittyvien teknisen luotettavuuden ja myös hintavaatimusten osalta.

Linko joudutaan normaaleissa toimintaolosuhteissa tavallisesti vaihtamaan muutaman sadan käyttötunnin jälkeen. On tärkeätä pyrkiä siihen, että lingon kestoikä keksinnön mukaisissa olosuhteissa ei olisi lyhyempi kuin aikaisemmin tunnetuilla menetelmillä toimittaessa ja että se tarvittaessa olisi vieläpä tuntuvasti pidempi.

Pyörintänopeuden rajoittaminen - ja siten linkoon kohdistuvien rasitusten rajoittaminen - mikä ei näytä olevan esteenä edellä määritellyille olosuhteille, näyttää siis erityisen suotavalta keksinnön toteuttamiseksi. Tavallisesti käytetyt raaka-aineet huomioon ottaen näyttää edulliselta, ettei se ylitä 8000 kierrosta minuutissa.

Jos pyörintänopeutta vähennetään, jotta linko ei joutuisi liian suurille rasituksille alttiiksi, on huolehdittava siitä, että keskipakovaikutus on edelleen riittävä, jotta kui-dutettava aine sinkoutuu lingon rei'istä tyydyttävissä olosuhteissa, ennen kaikkea määrän suhteen. Niinpä onkin 7 75555 edullista, ettei pyörintänopeus ole pienempi kuin 8000 kierrosta minuutissa.

Käytännössä valittaessa pyörintänopeutta ja kehänopeutta laitteiston kestävyyteen liittyvät kysymykset aiheuttavat sen, että tavallisesti suurimpiin kehänopeuksiin liittyvät pienemmät pyörintänopeudet ja päinvastoin. Tällainen menettelytapa ei välttämättä merkitse optimointia kuidun muodostuksen kannalta, vaan kompromissia, jolla pyritään turvaamaan laitteiston kohtuullinen käyttöikä.

Lingon kustakin reiästä tulevan aineen virtaama on hyvin tärkeä tekijä tämäntyyppisessä menetelmässä. Tästä virtaamasta riippuu tietysti välittömästi lingon kokonaistuotantokapasiteetti. Vähemmän välittömästi tämä virtaama reikää kohti on myös tekijä, joka vaikuttaa olennaisesti valmistuvien kuitujen ominaisuuksiin.

On ilmeistä, että mitä suurempi virtaama on reikää kohti, sitä voimakkaampaa tulee venyttämisen olla, jotta saataisiin tasaisen ohuita kuituja.

Ottaen huomioon tuotannon käytännön välttämättömyydet, virtaama reikää kohti ei saa olla liian pieni. Kun kysymys on aineesta, joka muodostuu lasista tai jostakin vastaavasta aineesta, 0,1 kg/päivä virtaamaa voidaan pitää alarajana, jonka alle ei ole enää taloudellista mennä.

Sitä vastoin jos käytetään liian suurta virtaamaa, ei saada hyvin ohuita kuituja. Eristysaineen laatuvaatimusten vuoksi aineen virtaama ei edullisesti ole suurempi kuin 3 kg/päivässä.

Edullinen kompromissi tuotantokapasiteetin ja kuidun laadun suhteen edellyttää, että virtaama/reikä säädetään 0,7-1,4 kg/päivä.

Keksinnön mukaisissa olosuhteissa lingon tuotantokapasitee- s 75555 tissa päästään erittäin merkittäviin lukuihin kuitujen tai lopputuotteen laadun huonontumatta. Sanomattakin on selvää, että tuotanto voidaan pitää pienempänä ennen kaikkea laadun parantamiseksi entisestään.

Keksinnön tässä suhteessa tuomat edut ovat varsin selvät.

Tuotannon lisääminen, joka on tärkeä taloudellinen tekijä, on erityisen mielenkiinnon kohteena. Sen suhteen on tunnetussa tekniikassa tehty lukuisia ehdotuksia: on esitetty lingon reikien lukumäärän lisäämistä, reikien poikkileikkauksen suurentamista, aineen juoksevuuden lisäämistä jne. Näillä eri tekijöillä voidaan tehokkaasti muutella lingossa kulkevan aineen virtaamaa, mutta niiden seurauksena on se, että kuitujen laatu huononee tai syntyy vaikeuksia laitteiston iän suhteen.

Niinpä esimerkiksi reikien tiheyden lisääminen lingon kehällä, toisin sanoen reikien lukumäärän lisääminen pinta-alayksikköä kohden, ei ainoastaan heikennä linkoa, vaan, määrätyn kynnyksen jälkeen, näyttää olevan epäedullista myös kuitujen laadun suhteen. Voidaan olettaa, että esikuidut ollessaan alussa liian lähellä toisiaan sotkeutuvat ja tarttuvat toisiinsa, ennen kuin niiden vetäminen on saatu päätökseen. Tämä saattaa selittää sen, miksi näissä olosuhteissa saadut kuivut ovat säännöttömämpiä, paksumpia ja lyhyempiä.

Samantapaiseen ongelmaan törmätään, kun pyrittäessä lisäämään tuotantokapasiteettia reikien poikkileikkausta suurennetaan pitämällä kuitenkin kuidutusaineen viskositeetti entisellään. Tässä tapauksessa esikuidut ovat liian paksuja ja on vaikeata päästä tyydyttävään venyttämiseen edes muuttamalla renkaanmuotoisten vetämiskaasujen olosuhteita.

Käytettävän aineen juoksevuuden lisääminen, toisin sanoen sen lämpötilan nostaminen, synnyttää toisenlaisia ongelmia.

9 75555 Käyttölämpötilat ovat tavallisesti juuri lingon valmitus-aineseoksen kestävyyden rajoilla. Usein myös kuidutettavan yhdisteen laatu valitaan juuri tämän rajoituksen huomioonottaen. Lämpötilan nostaminen on näin olettaen mahdotonta, paitsi jos käytetään kalliita metalleja lingon raaka-aineena, mikä puolestaan synnyttää muita hankaluuksia, erityisesti kustannusten, mutta myös mekaanisten ominaisuuksien suhteen.

Juoksevuutta voidaan lisätä myös käyttämällä aineita, joiden koostumus on sellainen että sillä päästään mainittuun tulokseen. Mutta tällaiset koostumukset ovat tuntuvasti kalliimpia.

Sitä vastoin tunnetussa tekniikassa menetelmät, joiden avulla pyritään parantamaan laatua, johtavat tuotannon supistumiseen.

Keksinnön ansiosta, vaikka laatu/määrä-vastakohtaisuus on edelleen olemassa, tulos on kuitenkin selvästi parempi. Niinpä kun tavoitteeksi asetetaan hyvänlaatuinen tuotanto (seuraavassa selityksessä nähdään, miten tätä laatua arvioidaan) joka on verrattavissa tunnetuilla samantyyppisillä menetelmillä aikaansaatuun tuotantoon, päästään helposti yli 12 tonnin määrään kuidutettua ainetta päivää ja linkoa kohti.

Käytännössä näyttää edulliselta keksinnön mukaan pitää tuotanto yli 17 tonnin tasolla päivää kohti, ja 20-25 tonnin tai sitä suurempaan tuotantoon päästään edullisesti laadun pysyessä silti erinomaisena.

Huomattakoon, että näihin tuloksiin päästään tarvitsematta turvautua edellä mainittuihin muutoksiin. Ei ole tarpeen muuttaa reikien tiheyttä eikä niiden mittoja jne. Muodostuvat esikuidut ovat kaiken kaikkiaan verrattavissa aikaisemman tekniikan mukaan valmistettuihin ja kun niiden ve 10 75555 nyttäminen on tullut paremmaksi, kuten edellä jo mainittiin, saatujen tuotteiden laatu on parempaa.

Kuitujen vetäminen kaasuvirtauksella tapahtuu generaattorin avulla, jonka renkaanmuotöinen aukko sijaitsee lingon välittömässä läheisyydessä. Kaasuvirta on tietyn levyinen, jotta lingosta sinkoutuvat säikeet ovat kokonaan uppoutuneina tähän kaasuvirtaan ja pysyvät näin olosuhteissa, jotka ovat omiaan venyttämään niitä.

Virtauksen alkulaajuus riippuu tietysti kuidutuslaitteen tarkasta geometrisesta muodosta. Annetussa järjestelyssä käyttökelpoiset variaatiot ovat varsin rajoitetut ottaen huomioon sen, että jotta energian kulutus saataisiin pienemmäksi, pyritään pienentämään myös mahdollisimman paljon kaasuvirran laajuutta.

Tavanomaisissa menetelmissä kaasuvirtauksen alkuperäinen laajuus on 0,3-2 cm:n luokkaa.

Kaasupuhalluksen paine näissä olosuhteissa sijoittuu arvoihin, jotka ovat vaihtelevat 100-1000 vesipatsasmillimetrin purkausleveyden ollessa alle 2 cm ja mieluiten 200-600 vesipä tsasmillime tr iin purkauksen alaleveyden ollessa alle 1,5 cm.

Analysoitaessa edellä kehänopeuden, aineen virtaaman ja ve-nytyskaasun paineen vaikutuksia joudutaan useaan otteeseen korostamaan sitä, että käytännössä nämä eri parametrit vaikuttavat yhdessä saatujen tuotteiden laatuun ja hintaan.

Ilman mitään täsmällistä fysikaalista merkitystä olevia yhteyksiä voidaan kuitenkin vetää näiden eri parametrien välille tämän keksinnön ehdottamien mitä edullisempien toimintaolosuhteiden selittämiseksi.

Lisäksi riippumatta näistä toimintaparametreistä näihin suhteisiin tulee sisällyttää myös mitta joka ilmaiseen saadun tuotteen laadun. Tällöin näiden suhteiden avulla voi- 11 75555 daan tehdä selvä ero tämän keksinnön mukaisten toimintaolosuhteiden ja aikaisemmin tunnettujen menetelmien mukaisten olosuhteiden välillä.

Niinpä keksinnön mukaan lingon reikien kehänopeus v, joka ilmaistaan metreinä sekunnissa, ainemäärä q, joka kulkee lingon kunkin reiän kautta ja joka ilmaistaan kilogrammoina reikää ja päivää kohti sekä venytyskaasun purkauspaine p, joka ilmaistaan vesipatsasmillirnetreinä vähintään 55 mm:n ja enintään 12 mm:n purkauspituudelle, valitaan edullisesti siten, että suhde ^-1— on 0,07-0,5 ja mieluiten 0,075-0,2.

Jotta keksinnön erityispiirteet tulisivat paremmin esille, on syytä ottaa esiin myös parametri, joka liittyy kuitujen ohuuteen. Ohuus ei ole ainoa kriteeri tuotteiden laadun määrittämisessä, kuten tullaan edempänä näkemään. Valitaan se, koska se epäilemättä on helpommin käsiteltävissä oleva ja tärkein vetämisen laadun parametri.

Kuitujen ohuus määritellään perinteisesti epäsuorasti "mik-roniohuutena" (F).

Mikroniohuus mitataan seuraavasti. Tavallisesti 5 g painava näyte mitattavasta tuotteesta pannaan tilaan, jonka läpi virtaa erityisesti paineen suhteen erittäin tarkoissa olosuhteissa purkautuva kaasuvirtaus. Näyte, jonka läpi kaa-suvirtaus menee, muodostaa esteen, joka pyrkii jarruttamaan tämän kaasun etenemistä. Kaasun virtaama luetaan asteikolla varustetusta virtausmittarista. Arvot saadaan normaaliolo-suhteista.

Mitä hienompia kuidut ovat samanpainoista näytekappaletta kohti, sitä pienempi on virtaama.

Tavallisesti mikroniohuusarvot ovat eristysaineilla 5 g:n näytekappaleesta 2-6. Tuotteet, joiden mikroniohuus on 12 75555 pienempi kuin 3 tai tasan 3 5 g:n näytteestä, katsotaan erittäin ohuiksi. Se merkitsee myös, että niiden eristys-kyky on parempi tuotteen massayksikköä kohti.

Keksinnön mukaan suhde q - v/p *F on edullisesti suurempi kuin 0,035, kun q, v, p ja F (5 g:n näyte) ovat ilmaistut edellä mainittuina yksikköinä. Mieluiten tämä suhde on suurempi kuin 0,040.

Kun käytetään erityispaineolosuhteita, keksintöä voidaan kuvata myös yksinkertaistetulla suhteella q · v/F. Tämä suhde on keksinnön mukaisessa tapauksessa edullisesti suurempi kuin 17 ja mieluiten suurempi kuin 18.

Edellä olevissa lausekkeissa suhde q/F osoittaa tietyllä tavalla keksinnön mukaisen menetelmän edut. Se on sitä suurempi mitä suurempi määrä tuotetta saadaan ja mitä ohuempaa se on. Parametrit v ja p puolestaan voidaan liittää siihen, miten kuitujen vetäminen tapahtuu. Joka tapauksessa käytettyjen ilmaisujen tarkoituksena on, kuten edellä todettiin, pelkästään havainnollistaa keksinnön mukaisen menetelmän eroavuudet aikaisemmin tunnetuista menetelmistä.

Eräs keksinnön tyyppiä olevien menetelmien etu on se, että niitä voidaan käyttää kuitujen valmistukseen erittäin monenlaisista aineista. Käyttökelpoisista aineista seuraavat lasiyhdisteet ovat erityisen suositeltavia.

- Si02 61-66 - Na20 12,55 - 16,5 - A1203 2,5-5 - K20 0 - 3 - CaO 6-9 - B203 0 - 7,5 - MgO 0-5 - Fe203 alle 0,6

Edellä olevat arvot ovat painoprosentteja. Tietysti yhdiste voi sisältää pieniä määriä erilaisia aineksia.

Muitakin toimintaolosuhteita tulee mukaan keksinnön mukaisissa menetelmissä. Ne koskevat erityisesti käytettävää 13 75555 ainetta (lämpötila) ja vetämiskaasuvirtausta (lämpötilaa). Nämä olosuhteet eivät merkittävästi eroa tunnettujen menetelmien olosuhteista, joten lienee tarpeetonta eritellä niitä tässä.

Keksinnön muut edut ja tunnusmerkit selviävät seuraavasta selityksestä ja suoritusesimerkeistä. Niiden tarkoituksena on vain valaista keksintöä yksityiskohtaisemmin eivätkä ne rajoita keksinnön alaa.

Seuraava selitys liittyy erityisesti käytettyyn laitetyyp-piin. Siinä viitataan liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on perspektiivikaavakuva lingosta ja lingon kehällä muodostuneen kuidun radasta, kuvio 2 esittää kuvion 1 kuituradan projektiota linkoa sivuavaan tasoon, kuvio 3 on leikkauskuva eräästä keksinnön mukaisessa menetelmässä käyttökelpoisesta laitteistosta, kuvio 4 esittää suuremmassa mittakaavassa kuvion 3 sitä osaa, jossa näkyvät eri osat, jotka kuuluvat vyöhykkeeseen, jossa kuitujen vetäminen tapahtuu.

Kuvioiden 1 ja 2 tarkoituksena on esittää toisaalta linkoa-misen ja toisaalta kaasuvirtauksen vaikutukset kuitujen vetämiseen.

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti linkoa, jonka kehäseinämässä on reikiä. Tässä kuviossa on esitetty myös kuidun F rata samoin kuin taso T, joka sivuaa lingon seinämää kuidun F lähtökohdassa.

Lingon pyörimissuunta on merkitty nuolella.

Vaikkakin kaavamaisesti kuidun rata tässä kuviossa osoittaa olennaisen keksinnön varsinaisista tunnusmerkeistä.

14 75555

Havaitaan, että aine erkanee lingon seinämästä, mutta hyvin lyhyen matkan päässä radan suunta muuttuu kääntyen sisäänpäin mainittua seinämää pitkin kulkevan kuuman kaasuvir-tauksen vaikutuksesta.

Sen jälkeen kuidun kehittyminen seuraa suunnilleen suuntaa, joka vastaa lingon ja kaasuvirtauksen nopeuksien yhteisvaikutusta .

Linkoa sivuavassa tasossa tämän yhdistelmän projektio on kuviossa 2 esitetyn kaltainen; tässä kuviossa 0 on reikä ja kulma a on kulma, jonka projektio muodostaa vektorilla Ö(? merkityn kaasun etenemissuunnan kanssa.

Normaaleissa olosuhteissa lingon nopeuden (merkitty vektorilla OP) ja kaasujen nopeuden välinen kulma on noin parinkymmenen asteen luokkaa tai sitä pienempi.

Havaitaan, että a priori edes suhteellisen huomattavakaan lingon nopeuden lisääminen (katkoviivoilla merkitty) ei juuri muuttaisi paljonkaan kuitujen vetämistä. Tämän vetämisen voimakkuus voidaan ilmaista vektoreiden OG ja OP summalla. Ö? :n kasvu aiheuttaa vain hyvin pienen muutoksen summaan, koska kulma a on pieni. Vetämisen parantamiseksi näyttäisi edulliselta pikemminkin lisätä kaasujen nopeutta. Suori-tusesimerkeistä tullaan kuitenkin näkemään, että asia onkin täysin päinvastainen, ja että jotta saataisiin paremmin vedettyjä ja laadultaan parempia kuituja, on suositeltavaa nostaa lingon kenänopeutra.

Tarkasteltakoon nyt yksityiskohtaisemmin kuitujen valmistus-laitteiston rakennetta.

Kuviossa 3 esitetty kuitujenvalmistuslaite käsittää varsinaisen lingon, jota on kokonaisuudessaan merkitty viitenumerolla 1. Vaakasuoraan sovitettua linkoa kannattaa kokonaisuus 4, joka muodostaa laitteen varren. Tämä varsi on sovitettu laakerinpesään 5. Varren 4 ja lingon muodostamaa 15 75555 kokonaisuutta pyörittää moottori 6, ei esitettyjen voimansiirto-osien kuten hihnojen välityksellä.

Renkaanmuotoisen kuuman kaasuvirtauksen puhaltaa poltin, jota on kokonaisuudessaan merkitty viitenumerolla 2.

Lingon kanssa samankeskinen puhallusrengas 3 puhaltaa samoin renkaanmuotoisen matalassa lämpötilassa olevan ilmavirran.

Renkaanmuotoinen suurtaajuusinduktiokuumennuslaite 12 ympäröi linkoa sen alapuolella.

Jännitysten ja muodonmuutosten välttämiseksi on eri puolille laitetta sopiviin kohtiin sovitettu eristys- ja jäähdytys-elimiä (ei esitettyjä).

Lingon 1 rakenne, jonka osalta viitataan soveltuvin osin kuvioon 4, on seuraava:

Linko on kiinnitetty onttoon varteen 4 muhvilla 9. Muhviin 9 kiinteästi liittyvä kiekonmuotoinen vanne 16 kannattaa toisaalta jakelukoria 13 ja toisaalta lingon osaa 13.

Lingon kehäseinämä 7, josta esikuidut singotaan, liittyy kiinteästi osaan 13. Tämä kehäseinämä on hieman viisto pystysuoraan verrattuna, jolloin polttimen 2 puhaltamat kaasut kulkevat tasaisesti pitkin koko sen pintaa .

Lingon muodonmuutosvastusta vahvistaa vuoraus 8, joka on jatkeena kehäseinämälle 7 ja samaa kappaletta sen kanssa.

Kuvioissa 3 ja 4 ei ole esitetty reikiä, joiden läpi kuidu-tettava aine lingotaan, koska ne ovat niin pieniä. Nämä reiät sijaitsevat säännöllisin välimatkoin vaakasuorissa riveissä. Kaksi peräkkäistä reikäriviä ovat limittäin toisiinsa nähden, jotta vierekkäiset reiät olisivat mahdollisimman kaukana toisistaan.

« 75555

Lingon rakenteen täytyy olla sellainen, että se kestää huomattavia mekaanisia rasituksia. Siitä huolimatta näyttää olevan suotavaa pitää alaosa avoimena. Tällainen järjestely, sen lisäksi että se tekee helpommaksi lingon rakentamisen, estää mahdollisesti muodonmuutokset, jotka saattaisivat aiheuttaa lämpätilaeroista lingon kehän ja pohjan välillä.

Kuidutettavan aineen kulku kuvioissa esitetyssä laitteessa on seuraava. Jatkuva virta sulaa ainetta virtaa onton varren 4 akselissa. Tämä aine tulee korin 11 pohjalle. Viimeksi mainitun pyörintäliike siirtää aineen korin 11 kehä-osaan, jossa on lukuisia reikiä. Näistä rei'istä aine keskipakovoiman vaikutuksesta sinkoaa lingon 1 kehäseinämän 7 sisäpinnalle. Siihen aine muodostaa jatkuvan kerroksen. Edelleen keskipakovoiman vaikutuksesta aine tunkeutuu seinämän 7 reikien läpi ja sinkoutuu ohuina säikeinä vetämis-kaasuvirtaukseen, jossa sen vetäminen lopullisesti kuiduiksi tapahtuu. Nämä kaasut tulevat polttimen 2 putkesta 15. Renkaanmuotoinen puhallin aikaansaa kaasukerroksen, joka ympäröi vetämiskaasuvirtausta ja ohjaa sitä erityisesti estäen kuituja törmäämästä induktiorenkaaseen 12.

Jakelukorilla 11 on tärkeä osuus vetämisolosuhteiden aikaansaamisessa. Se muodostaa ensimmäisen säiliön, jossa aineen virtaus tasaantuu. Sen seurauksena aine jakaantuu erittäin säännöllisesti yli koko lingon kehäseinämän 7 pinnan.

Jakelukorin 11, joka esiintyy edellä mainitussa FR-patentti-hakemuksessa 2 443 436, yksityiskohtaisempi tarkastelu tuo esiin eräitä laitteiston hyvän toiminnan kannalta tärkeitä ominaisuuksia. Ne koskevat nimenomaan korin kehällä sijaitsevien reikien, joista kuidutettava aine sinkoutuu kehäseinämän 7 pinnalle, mittoja ja korin tilajärjestelyä ja erityisesti sen reikien sijaintia linkoon nähden. Lisätietoja tästä asiasta löytyy edellä mainitusta patenttijulkaisusta.

17 75555

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävien linkojen erona jo mainittujen ominaisuuksien lisäksi aikaisemmin tunnettuihin laitteisiin nähden saattaa vielä olla niiden huomattavasti suurempi koko. Lingon läpimitta on edullisesti sen kehäseinämän kohdalla 500 mm tai sitä suurempi ja se saattaa olla jopa 1000 mm ja ylikin/ kun sen sijaan nykyisin yleisesti käytössä olevien linkojen läpimitta ei ylitä 400 mm.

Tällä lingon läpimitan kasvulla on tärkeä merkitys tämän-tyyppisen menetelmän monien toimintaominaisuuksien kannalta. Niinpä lingon ympärysmitan suurentuminen ilman että kehä-seinämän korkeus muuttuisi, lisää rei'ille varattua pinta-alaa. Muuttamatta niiden jakaantumista tälle pinta-alalle, erityisesti muuttamatta niiden lukumäärää pinta-alayksikköä kohden, saadaan suurempi lukumäärä reikiä ja voidaan näin lisätä tuotantokapasiteettia. Tuotantoa saadaan näin lisätyksi ilman, että se tuottaisi haittaa kuitujen laadun kannalta ratkaiseville järjestelyille, ja kehänopeuden vaikutuksesta aikaansaamaan vetämisvaikutuksen kasvu kaasuvirtauksen aikaansaamaan vetämisvaikutukseen verrattuna keksinnön mukaisissa olosuhteissa mahdollistaa jopa laadun paranemisen.

Vaikka läpimitaltaan perinteisiä suurempien linkojen käyttö onkin suositeltavaa, on keksinnön mukaisissa olosuhteissa edullista käyttää linkoja, joiden läpimitat ovat 200, 300 tai 400 mm:n luokkaa. Toiminta suuremmilla kehänopeuksilla kuin 50 m/s antaa erityisesti mahdollisuuden parantaa valmiiden eristysaineiden laatua lingon läpimitasta riippumatta.

Tunnetuissa lingoissa kehänopeuden lisääminen edellyttää ehdottomasti myös pyörintänopeuden lisäämistä ja se saattaa nousta jopa noin 8000 kierrokseen minuutissa tai siitä ylikin. Pyörintänopeuden raja-arvot ovat, kuten jo edellä mainittiin, käytännön sanelemat. Ne riippuvat siitä, miten linko kestää toiminnan aihauttamia rasituksia.

is * 75555

Keksinnön mukaisissa suuriläpimittaisissa lingoissa pyörin-tänopeus on mieluiten 1000-2250 kierrosta minuutissa.

Laitteiston hyvän toiminnan kannalta on tärkeää, että vetä-misolosuhteet ovat ehdottomasti samanlaiset lingon kehän joka kohdassa. Tässä mielessä on välttämätöntä, että korkeassa lämpötilassa oleva kaasuvirtaus on erittäin tasainen.

Tavallisimmissa suoritusmuodoissa kaasuvirtaus tulee useista, lingon eri ympärillä säännöllisin välimatkoin sijaitsevista palamiskammioista. Yksi tämäntyyppinen kammio on merkitty viitenumerolla 14 kuviossa 3. Kammiossa 14 syntyvät palamiskaasut johdetaan lingon kehäseinämän lähelle ja ne purkautuvat renkaanmuotoisesta putkesta 15, joka on yhteinen kaikille eri polttokammioille 14.

Kun toisaalta lingon ja toisaalta vetämiskaasugeneraattorin mitat eivät ole kovin suuret, kaasuvirtauksen yhdenmukaiseksi saaminen tapaahtuu vaikeuksitta. Purkautuva kaasu on ominaisuuksiltaan olennaisesti samanlainen putken 15 koko pituudelta. Tämä käy sitä vaikeammaksi, mitä suuremmat mainitut mitat ovat, ja näin on asian laita mahdollisesti myös keksinnön tarkoittamassa tapauksessa.

Jotta puhallusolosuhteet saataisiin helpommin yhdenmukaisiksi polttimen ulostuloaukon kohdalla, näyttää edulliselta käyttää yhtä ainoata polttokammiota, joka ympäröi linkoa. Tällaisen yhden ainoan rengasmaisen polttokammion avulla on helpompi tasoittaa paremmin kaasun paineet ja virtaama koko putken 15 koko laajuudelta.

Tässä kohdassa, ja ennen kuin tarkastellaan suoritusmuoto-esimerkkejä ja esimerkkejä saaduista tuotteista, on tarpeen täsmentää suureet, jotka kuvaavat valmiita tuotteita, jotta olisi helpompi käsittää, millaisia parannuksia keksintö tuo mukanaan.

Tässä tarkastellaan pääasiassa eristysaineiden, kuten kuitu- 19 75555 huovan tai kuitumaton, valmistusta. Nämä tuotteet yksistään edustavat merkittävää osaa kaikista mineraalikuitujen käyttöaloista. Tämä ei tietenkään sulje pois keksinnön mukaisen menetelmän käyttämistä muihin käyttöihin tarkoitettujen tuotteiden valmistamiseen.

Kuten jo mainittiin kaksi pääominaisuutta, joihin laadun kannalta pyritään, ovat hyvä lämmöneristyskyky ja myös hyvät mekaaniset ominaisuudet. Viimeksi mainitut ominaisuudet liittyvät eristysaineiden varsin spesifisiin piirteisiin. Tuotteen tulee soveltua hyvin sellaiseen käsittelyyn ja varastointiin, jollaista paljon tilaa vievät ja vähäisen ominaispainon omaavat tuotteet vaativat.

Aineen eristyskyky määritellään sen lämmönvastuksen R avulla. Se ilmaisee aineen kyvyn kestää lämmönvaihteluja, kun sen eri puolilla vallitsee erilainen lämpötila. Tämä arvo ei riipu yksinomaan kuitujen ominaisulkeista ja niiden sijainnista tuotteessa, vaan myös tuotteen paksuudesta.

Mitä paksumpi tuote on, sitä suurempi on sen lämmöneristys-kyky. Kun halutaan vertailla eri tuotteiden lämmöneristys-kykyä, on tarpeen määritellä näiden tuotteiden paksuus. Nähdään edempänä, että paksuuskysymys on tiiviisti sidoksissa tuotteiden mekaanisiin ominaisuuksiin. Alaa koskevassa kirjallisuudessa viitataan joskus myös lämmönjohtokykyyn, suureeseen, jossa ei oteta huomioon tuotteen mittoja. Siinä on kysymys eräällä tavalla eristyskyvyn sisäsyntyisestä mittaamisesta. Käytännössä kuitenkin juuri lämmönvastusta käytetään useimmiten kuvaamaan tuotteita. Esimerkeissä onkin sen vuoksi pitäydytty juuri tähän suureeseen.

Huolimatta lukuisista asiaa koskevista tutkimuksista ei vielä pystytä määrittämään täysin lämmönvastuksen tai lämmönjöhto-kyvyn ja tuotteen rakennetta koskevien mitattavien suureiden korrelaatiota. Eräät toteamukset auttavat kuitenkin suuntaamaan tuotantoa toivotun tuloksen mukaan.

20 7 5 5 5 5

Niinpä kuitujen määrän lisääminen samaa katettua pinta-alaa kohti parantaa eristysominaisuuksia. Mutta tämä lisäys lisää myös kustannuksia. Niinpä onkin edullista pyrkiä mahdollisuuksien mukaan määrättyyn lämmönvastukseen mahdollisimman pienellä määrällä kuituja. Eri tuotteiden, joiden lämmönvastus on sama, ominaispainoa, toisin sanoen kuitujen massaa pinta-alayksikköä kohden vertaamalla saadaan niiden tuotteiden laadun eräs mitta. Tuotteen laatu vaihte-lee tässä tapauksessa käänteisesti ominaispainoon nähden.

On todettu myös, että kuitujen ohuus on sekin tärkeä tekijä eristysominaisuuksia kuvattaessa: Ominaispainon ollessa sama tuotteen eristyskyky on sitä suurempi, mitä ohuempia kuidut ovat.

Mekaaniset suureet, joita voidaan käyttää tuotteen arvostelemiseen, liittyvät pääasiassa sen varastoimiseen.

Kaiken kaikkiaan kysymys on paljon tilaa vievistä tuotteista, joiden varastoiminen on edullista kokoon puristetussa tilassa. On kuitenkin välttämätöntä, että tuote palautuu määrättyyn tilavuuteen, kun se avataan, jotta sen eristysominai-suudet pääsisivät täyteen mittaansa.

Puristamisen jälkeen kuitumatto saa itsestään määrätyn paksuuden, joka ei ole sama kuin sen paksuus ennen puristusta ja puristuksen aikana. On toivottavaa, että palautunut paksuus pakkauksen avaamisen jälkeen olisi mahdollisimman suuri, jotta tuotteen lämmöneristyskyky olisi hyvä.

Tarkemmin sanottuna on tärkeätä, että (aukipurettu) tuote, jonka ominaisuudet ovat normien mukaiset ja etenkin jonka paksuus on taattu, vie kokoonpuristettuna mahdollisimman pienen tilan. Tämä taattu paksuuden palautuminen ilmaistaan sallittuna puristussuhteena.

On vaikeata määritellä tuotteen mekaanisten ja eristysomi-naisuuksien välistä tiivistä suhdetta edes silloinkaan, kun 2i 75555 pyritään analysoimaan niitä rakenteen, kuitujen mittojen jne. kautta. Kokemus yksinkertaisesti osoittaa, että eris-tysominaisuuksien paraneminen on verrannollinen puristus-suhteen paranemiseen.

Seuraavassa on suoritusesimerkkejä keksinnön mukaisista mene-telmistä.

1. Vertailukokeet Nämä vertailukokeet suoritettiin niiden etujen esiintuomiseksi, joita todetaan toimittaessa keksinnön mukaisissa olosuhteissa verrattuna aikaisemmin tunnettuihin olosuhteisiin.

Eräs vaikeus näiden vertailukokeiden suunnittelemisessa on se, kuten jo edellä nähtiin, että tekijöitä, jotka saattavat vaikuttaa lopullisen tuotteen laatuun, on niin kovin paljon.

Mahdollisuuksien mukaan näissä kokeissa on pyritty löytämään olosuhteet, joissa parametrit, jotka ovat herkkiä monenlaisille vaikutuksille, saadaan pysymään vakioina.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto muuttuvista ominaisuuksista ja saaduista tuloksista valmiin tuotteen osalta. Kolme ensimmäistä koetta suoritettiin toimintaolosuhteissa, jotka eivät vastaa keksinnön mukaisia olosuhteita.

22 7 5 5 5 5

I II III IV

- kehänopeus (v) (m/s) 38 38 38 56,5 - virtaama/reikä (q) (kg/päivä) 1,1 1,30 1,16 1,1 - paine (p) (vesipatsas- millimetri) 758 1020 650 470 - q.v/p 0,055 0,048 0,068 0,13 - mikroniohuus 5 g näytteessä (F) 3 3 4,5 3 - q.v/p.F 0,0184 0,016 0,015 0,043 - q.v/F 13,9 16,4 9,79 20,7 - lingon kokonaissyöt-tömäärä (tonnia/ päivä) 9 18 18 18 - ominaispaino R = 2 (g/πΓ) 945 1080 1215 945 - puristussuhde 42 44 - vetolujuus (g/g) 250 150 250 250

Valmistettujen tuotteiden laatu on tässä taulukossa määritelty erityisesti ominaispainolla, joka on tarpeen, jotta saataisiin määrätty lämmönvastus samoin määrättyä paksuutta kohti. Lämmönvastuksen viitearvoksi valittiin 2 m2oK/W, joka mitattiin 297°K:n lämpötilassa, kun tuotteen paksuus oli 90 mm. Nämä olosuhteet vastaavat normien mukaista eristy sainetta.

Puristussuhde on taatun ominaispaksuuden suhde 3 kuukauden varastoinnin jälkeen kokoonpuristettuna puristetun tuotteen paksuuteen.

Vetolujuus mitattiin normin ASTM C 686 - 71 T mukaan.

Edellä olevasta taulukosta voidaan tehdä useita johtopäätöksiä*

Verrattaessa keksinnön mukaista koetta IV kokeeseen II todetaan esimerkiksi, että vaikka tuotteen ohuus on sama ja lingon kokonaissyöttömäärä on sama, toimimalla keksinnön 23 7 5 5 5 5 mukaisissa olosuhteissa saadaan ensinnäkin tuote, joka on laadultaan parempi (ominaispaino on pienempi), jonka pu-ristussuhde on parempi ja jonka vetolujuus on parempi.

Todettu ominaispainon paraneminen merkitsee sitä, että samalla määrällä kuidutettua ainetta saadaan tuotteen määrää lisätyksi noin 10 %. Puristussuhteen paraneminen puolestaan merkitsee varsin merkittävää säästöä kuljetus- ja varastoin-tikustannuksissa.

Jos toimintaolosuhteet säädetään sellaisiksi, että saadaan samanlaatuisia tuotteita, kuten esimerkiksi kokeissa I ja IV on tehty, todetaan, että lingon kokonaissyöttömäärä on keksinnön mukaisessa kokeessa noussut huomattavasti, mikä tekee menetelmän selvästi taloudellisemmaksi.

Toinen tapa, jolla keksinnön mukaista menetelmää voidaan verrata aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin, on säätää toimintaolosuhteet sellaisiksi, että syöttömäärä ja mekaaniset ominaisuudet ovat samat. Tässä tapauksessa - esimerkit III ja IV - todetaan, toimittaessa keksinnön mukaisesti, mikroniohuuden huomattava pieneneminen, mikä osoittaa, että saadut kuidut ovat ohuempia, mikä taas selittää sen, että vaikka lämmönvastus on sama, ominaispaino on kuitenkin pienempi.

Tarkasteltiinpa keksinnön mukaista menetelmää miten tahansa, se merkitsee tuntuvaa parannusta aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin verrattuna, minkä vahvistavat seuraavat kokeet, jotka suoritettiin toisenlaisissa toimintaolosuhteissa.

2. Eri parametrien vaihtelukokeet Näissä kokeissa muunneltiin eri parametreja riippuen siitä, mitä ominaisuuksia tuotteilta haluttiin, pysyttäytyen kuitenkin keksinnön mukaisissa olosuhteissa.

Näiden kokeiden tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon.

24 7 5 5 5 5

V VI VII VIII IX

- kehänopeus (v)(m/s) 56,5 56,5 75 56,5 71 - virtaama/reikä (q) (kg/päivä) 1 0,9 0,7 1,25 1 - paine (p) (vesi- patsas-mm) 160 325 270 440 300 - q.v/p 0,35 0,15 0,19 0,16 0,24 - mikroniohuus 5 g näytteessä (F) 43343 - q.v/p.F 0,088 0,052 0,064 0,040 0,078 - q.·v/F 14,2 16,95 17,5 17,65 23,6 - lingon kokonais-syöttömäärä (tonnia/päivä) 18 18 18 25 20 - ominaispaino R = 2 (g/m2) 1080 945 915 1140 865 - puristussuhde 4 4 34 - vetolujuus (g/g) 300 250 - 250 250

Esimerkki V on suoritusmuoto keksinnön mukaisisssa olosuhteissa, jossa pyrittiin valmistamaan tuote, joka olisi verrattavissa esimerkin IV mukaiseen tuotteeseen. Mekaaniset ominaisuudet ovat täysin samat. Mikroniohuus nousee 3:sta 4 tään, toisin sanoen kuidut ovat hiukkasen hienompia. Sen seurauksena ominaispaino on hieman suurempi.

Esimerkin V valmistustyyppi on edullinen, vaikka tuotteiden ominaispaino onkin suurempi kuin esimerkin IV tuotteiden. Samanlaisissa linkoamisolosuhteissa nimittäin kuitujen ohuuden muuttuminen johtuu kuumia vetämiskaasuja puhaltavan polt-timen toimintaeroista. Polttimen toimintaan kuluva energia-määrä on esimerkissä V huomattavasti pienempi kuin esimerkissä IV, mikä korvaa ominaispainon kasvun.

Vaikka aivan täsmällistä vertailua ei voidakaan tehdä, koska mikroniohuus ei ole tarkalleen sama näissä kahdessa tapauksessa, ekstrapolointi osoittaa, että kun mikroniohuus on 4,5, ominaispaino esimerkin V olosuhteissa näyttää pysyvän pienempänä kuin esimerkin III olosuhteissa. Tämä vahvis- 25 7555 5 taa sen, mikä ilmeni esimerkkejä II ja IV vertailtaessa, nimittäin että keksinnön mukaan valmistettujen eristysai-neiden laatu on parempi kuin aikaisemmin tunnetuilla menetelmillä valmistettujen, olkoonkin että tämä ero on suurin ohuimpien kuitujen kohdalla.

Esimerkki VI on samanlainen suoritusmuoto kuin esimerkki IV, mutta siinä kehänopeus on sama, kun sen sijaan pyörintäno-peus on pienempi. Tuotteen ominaisuudet ovat kokeellisesta likiarvioinnista huolimatta samat.

Esimerkki VII on sekin tässä mielessä edullinen. Kehäno-peuden vaikutus eristysaineiden laatuun näkyy jälleen selvästi ominaispainossa.

Esimerkki VIII liittyy kokeeseen, jossa lingon kokonaissyöt-tömäärä oli 25 tonnia päivässä, mikä ei ole mikään raja-arvo keksinnön mukaisessa menetelmässä, mutta joka erottaa sen varsin selvästi aikaisemmin tunnetuista menetelmistä tällä alalla, kun pyritään saamaan kuituja, joiden laatu on hyvä. Mikroniohuus pysyy itse asiassa suhteellisen pienenä ja samoin ominaispaino, vaikkakin hieman korkeampana kuin esimerkissä V.

Tuotannon huomattava lisääntyminen, joka tässä saavutetaan, korvaa runsaasti tämän ominaispainon pienen nousun, joka on tarpeen vaadittujen eristysominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Esimerkki IX on edelleen eräs keksinnön suoritusmuoto, jolle on tunnusomaista suuri kehänopeus ja suhteellisen pieni pyörintänopeus. Näissä suoritusolosuhteissa saadaan erinomaiset mekaaniset ja eristysominaisuudet (ominaispaino on erityisen pieni) ja tämä tapahtuu lingon suurella syöttömää-rällä.

3. Kokeet joissa suhde q.v/p on vakio Nämä kokeet suoritettiin lingolla, jonka läpimitta on 300 mm ja jossa on 11 500 reikää.

26 75555

Virtaama reikää kohti pidettiin vakiona ja samanaikaisesti kehänopeutta ja polttimen painetta nostettiin suunnilleen samassa suhteessa, niin että suhde q.v/p pysyi olennaisesti vakiona.

Seuraavaan taulukkoon on koottu tulokset neljästä eri toimin-taolosuhdemuunnelmasta.

IX X XI XII

- kehänopeus (v)(m/s) 68 76 85 100 - virtaama/reikä (q)(kg/pv) 1111 - paine (p) (vesipatsas-mm) 410 460 510 600 - q.v/p 0,165 0,165 0,166 0,166 - mikroniohuus 5 g näytteessä (F) 4,0 3,5 3,0 2,5 - q.v/p.F 0,041 0,047 0,055 0,068 - q.v/F 17 21,7 28,3 40 - lingon kokonaissyöttö- määrä (tonnia/päivä) 11,5 11,5 11,5 11/5 Tämä taulukko osoittaa, että keksinnön mukaisissa olosuhteissa säätelemällä muuttujia v ja p voidaan samalla yksik-kövirtaamalla saada kuidut jossakin määrin tietyissä rajoissa ohuemmiksi lisäämällä samanaikaisesti kehänopeutta ja polttimen painetta, toisin sanoen kaasujen nopeutta.

Tämän seurauksena on mikroniohuuden varsin tuntuva pieneneminen ja siten myös hyötyominaispainon aleneminen. On mahdollista päästä jopa niin pieneen mikroniohuuteen kuin 2, aineen syöttömäärän pysyessä silti suhteellisen suurena.

Samantapainen koe, jossa tällä kertaa ei muutettu polttimen painetta, osoittaa, että jotta saataisiin erittäin pieni mikroniohuusarvo, on tarpeen pienentää tuntuvasti yksikkö-virtaamaa ja siten myös laitteen kokonaissyöttömäärää.

Tässä koesarjassa käytettiin samaa linkoa.

27 7 5 5 5 5

XIII XIV XV XVI XVII

- kehänopeus (v) 63 72 81 90 108 - virtaama/reikä (q) (kg/päivä) 1,3 1/14 1,0 0,9 0,76 - paine (p) (vesipat- sasmillimetri) 410 410 410 410 410 - q.v/p 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 - mikroniohuus 5 g näytteessä (F) 4,5 4,0 3,5 3,1 2,7 - q.v/p.F 0,044 0,050 0,056 0,063 0,074 - q.v/F 18,2 20,5 23,1 26,1 30,4 - lingon kokonaissyöt-f tömäärä (tonnia/ päivä) 15 13 11,5 10,3 8,8

Molemmissa edellisissä toimintakokeissa, joissa tuotteen eristysominaisuuksien parantamiseksi joko lisätään samanaikaisesti kehänopeutta ja painetta tai vähennetään aineen syöttömäärää, ei päästä kuitenkaan aivan samanarvoisiin tuloksiin.

On nimittäin todettu, että valmistettujen huopien mekaaniset ominaisuudet ovat olennaisesti paremmat, kun kuidut on valmistettu käyttämällä polttimessa pienempää painetta, kuten jo edellä todettiin. Nämä erot johtuvat kuitujen paremmasta laadusta, kun ne on valmistettu siten, että kaasuvirtauksen vetämisvaikutus on suhteellisen vaatimaton verrattuna lingon pyörimisnopeuden aikaansaamaan vaikutukseen.

Edellä olevissa esimerkeissä on osoitettu vertailujen avulla eräitä eroja valmiiden tuotteiden kohdalla ja on korostettu tässä yhteydessä, että nämä erot vaikuttavat myös tuotantokustannuksiin. On vaikeata arvioida tarkasti taloudellista säästöä, jonka keksinnön mukainen menetelmä tuo teollisessa mittakaavassa. Likimääräisesti, ottaen huomioon eri tekijöitä, kuten energian kulutus, aine ja laitteistokustannuk-set, säästö saattaa olla jopa 10 % yksikköhintaa kohti ja enemmänkin riippuen käytetyistä olosuhteista.

2» 75555

Suoritettujen kokeiden aikana yritettiin analysoida keksinnön mukaisesti valmistettujen kuitujen ominaispiirteitä verrattuna aikaisemman tekniikan mukaisesti valmistettuihin, jotta voitaisiin esittää yksityiskohtaisesti niitä parannuksia, jotka on voitu todeta erityisesti arvioimalla kuitujen ohuutta mikroniohuusarvojen määrittämiseksi. Muuten kuin tällä epäsuoralla lähestymistavalla on vaikeata määrittää kuitujen ominaisuuksia, erityisesti niiden pituutta.

Useat seikat antavat kuitenkin aihetta ajatella, että keksinnön mukaiset toimintaolosuhteet edistävät pitempien kuitujen syntymistä. Tällainen seikka on esimerkiksi parempi vetolujuus. Sellainen on myös näin valmistettujen tuotteiden soveltuvuus kestää suurempaa puristussuhdetta. Sellainen on edelleen kuitumaton paksuus, kun matto tulee vastaanottotilasta ennen kuin se joutuu tilaan, jossa se lämpökäsi-tellään sideaineella. Keksinnön mukaan toimittaessa voidaan nimittäin todeta jopa 25 % tai sitä suurempikin paksuuden lisääntyminen, vaikka olosuhteet, erityisesti aineen syöttö-määrä, pysyvät samoina. Kaikki nämä seikat voidaan tietyllä tavalla liittää kuitujen pituuden kasvuun.

Lisäksi jatkuvissa yli 200 tuntia kestävissä toimintakokeissa todettiin, että lingot eivät vielä kuluneet niin kovasti, että niiden vaihtaminen olisi ollut välttämätöntä.

Nämä olivat vain muutamia esimerkkejä niistä monista piirteistä jotka havaittiin suorittamalla kokeita keksinnön mukaisissa olosuhteissa.

Niiden avulla voidaan arvioida, minkälaatuisia parannuksia keksinnön mukainen menetelmä tuo mukanaan sekä myös minkälaista etua siitä on käyttäjälle.

Tässä on tarkasteltu eristykseen tarkoitettujen kuitumatto-jen valmistusta siksi, että se on erityisen tärkeä kuitujen valmistuksen sovellutusala sekä valmistusmäärien että 29 75555 näiden näihin mattoihin käytettäviltä kuiduilta vaadittujen ominaisuuksien kannalta.

Keksintö ei tietenkään rajoitu tämäntyyppiseen sovellutukseen, sillä edut, joita se tuo mukanaan kuitujen valmistusvaiheeseen säilyvät tietysti riippumatta siitä, mitä tuotteita näistä kuiduista valmistetaan.

Claims (11)

1. 30 75555
2. 1. Menetelmä kuitujen valmistamiseksi lämpöplastisesta aineesta, jossa menetelmässä aine johdetaan vedettävässä tilassa linkoamislaitteeseen, jonka kehä on varustettu rei'illä, aine singotaan näistä reisistä linkoamislaitteesta säikeinä, jotka kaasuvirtaus, jonka lämpötila on korkea ja joka kulkee pitkin linkoamislaitteen kehää poikkisuuntaan säikeiden sin-koutumissuuntaan nähden, vie mukanaan ja vetää kuiduiksi, tunnettu siitä, että linkoamislaitteen kehänopeus niiden reikien tasossa, josta säikeet tulevat ulos, on ainakin 50 m/s.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehänopeus on korkeintaan 150 m/s, edullisesti 50-90 m/s.
4. 5· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että aineen virtaama jokaista reikää kohti q, joka ilmaistaan kilogrammoina päivää kohti, ja korkeassa lämpötilassa olevan kaasuvirtauksen puhalluspaine p, joka ilmaistaan vesipatsasmillimetreinä leveyttä kohti, joka on suurempi kuin 5 mm ja pienempi kuin 12 mm, valitaan sellaisiksi, että suhde q.v/p, v:n ollessa kehänopeus metriä sekunnissa, pysyy välillä 0,07-0,5, edullisesti välillä 0,075-0,2.
5. 4· Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että virtaama reikää kohti on 0,1-3 kg/päivä, edullisesti 0,7-1,4 kg/päivä.
6. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että korkeassa lämpötilassa oleva kaasuvirtaus puhalletaan paineella, joka on 100-1000 vesipat-sasmillimetriä, kun puhallusaukon leveys ei ole suurempi kuin 20 mm. 3' 75555
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeassa lämpötilassa oleva kaasuvir-taus puhalletaan paineella, joka on 200-600 vesipatsasmilli-metriä, kun puhallusaukon leveys ei ole suurempi kuin 15 mm.
8. 7· Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suhde q.v/P, jossa q on aineen virtaama reikää kohti kilogrammoina päivässä, v on kehänopeus metreinä sekunnissa ja P on syntyvien kuitujen mikroniohuus, on suurempi kuin 17.
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suhde q.v/p.P, jossa q on aineen virtaama reikää kohti kilogrammoina päivässä, v on kehänopeus metreinä sekunnissa, p on kaasuvirtauksen puhalluspaine vesipatsasmillimet-reinä, kun leveys puhallushetkellä ei ole alle 5 mm eikä yli 12 mm, on suurempi kuin 0,035·
10. 9· Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaama reikää kohti on 0,1-3 kg/päivä ja korkeassa lämpötilassa olevan kaasuvirtauksen puhalluspaine on 200-600 vesipatsasmillimetriä.
11. 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suhde q.v/p.P on suurempi kuin 0,040. 32 7 5 5 5 5 Patsutfarav