FI81332B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av fibrer, speciellt glasfibrer, av termoplastiskt material. - Google Patents

Description

1 81332

Menetelmä ja laite termoplastista ainetta olevien kuitujen, erityisesti lasikuitujen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää termoplastista ainetta olevien kuitujen, erityisesti lasikuitujen valmistamiseksi, jossa menetelmässä aine pakotetaan säteen suunnassa sentri-fugilautasen sisätilan poistorei'istä ja näin muodostuneet säikeet vedetään kuiduiksi renkaan muotoisella kaasuvirral-la, jonka lämpötila on korkea ja nopeus suuri, sentrifugi-lautasen kehäseinämän lämpötila ilmaistaan ja sitä käytetään todellisena arvona renkaan muotoisen kaasuvirran säätöpiirissä .

Erään varsin tunnetun menetelmän mukana, jota on kuvattu etenkin DE-patentissa 2 849 357, termoplastisia aineita -etenkin lasia - olevia kuituja valmistetaan pakottamalla sula aine säteen suunnassa sentrifugilautasen poistorei'is-tä. Sulaa ainetta olevat säikeet vedetään kuitujen muodostamiseksi jollakin renkaan muotoisella kaasuvirralla ja ne muodostavat toruksen. Vetokaasuvirta vie kuidut mukanaan ja ne laskeutuvat jollekin vastaanottokuljettimelle. Tätä menetelmää käytettäessä pyritään erityisesti valmistettujen kuitutuotteiden vakiolaatuun ja valmistuskustannusten hallintaan. Kun menetelmä suoritetaan suhteellisen korkeita lämpötiloja käyttäen, kuitujen valmistuslaite, etenkin sentrifugilautanen, joutuu alttiiksi voimakkaille rasituksille, jotka vaikuttavat sen käyttöikään. Lisäksi laitteen toiminnan aikana saattaa sattua, että sentrifugilautasen kehäseinämä taipuu ulospäin ja joutuu näin kuumien veto-kaasujen virtaan, jolloin kehäseinämän taipunut alue joutuu alttiiksi erityisen suurelle lämpökuormitukselle.

Lisäksi kun tuotanto pysäytetään keskeyttämällä sulan aineen tulo sentrifugiin asettamalla sulan aineen radalle sintrattu välikouru, sulan aineen aikaansaama jäähdytys ei enää vaikuta ja sentrifugilautanen joutuu alttiiksi kaasuvirroille, joiden lämpötila on yli 1400°C, jollainen lämpötila saattaa 2 81 332 johtaa sentrifugilautasen haitalliseen ylikuumenemiseen, jos kaasuvirtojen lämpötilaa ei saada oikeaan aikaan alennetuksi. Tällaisessa tuotannon pysäyttämistapauksessa on toki mahdollista mitata käsikäyttöisen pyrometrin avulla lämpötila sentrifugi-lautasen kehäseinämän kohdalta ja alentaa sen mukaan, samoin käsin suoritettavilla toimenpiteillä, kaasujen lämpötilaa, mutta tällainen menettely ei ole kovinkaan hyvä eikä se myöskään sulje pois sentrifugilautasen paikallisesta ylikuumentumisesta tai jäähtymisestä aiheutuvia äkillisiä lämpötilan vaihteluja.

Tunnettua on myös määrittää vetämiskaasujen lämpötila ilman ja polttoaineen seoksen polttokammioon sovitetun lämpösähköelementin avulla. Tämä elementti osoittaa kuitenkin vain viitelämpötilan, joka ei ole verrannollinen sentrifugilautasen lämpötilaan, ja joka siten soveltuu huonosti sentrifugilautasen lämpötilan säätelemiseen.

Keksinnön tavoitteena on menetelmä termoplastista ainetta olevien kuitujen valmistamiseksi sentrifugoimalla siten, että sentrifugilautasen lämpötila säädetään automaattisesti niin, että sentrifu-gi ei missään toiminnan vaiheessa, ei edes sitä käynnistettäessä tai pysäytettäessä, pääse ylikuumentumaan ja että sentrifugilautasen lämpötila saadaan varmasti nostetuksi tai alennetuksi tasaisesti .

Päävaatimuksen mukaan tähän tavoitteeseen päästään siten, että mitataan kehäseinämän pinnasta lähtevä säteily, ja että mittausaluetta siirretään jatkuvalla edestakaisella liikkeellä yli kehäseinämän koko korkeuden siten, että määritetään sentrifugilautasen enimmäislämpötila. Keksintö koskee myös vastaavaa laitetta kuitujen valmistamiseksi.

Kun sentrifugilautasen alueelta tuleva säteilyemissio ilmaistaan lämpötilan jatkuvaa mittaamista varten ja sen käyttämiseksi todellisena arvona säätöpiirissä, todellisena lämpötilana määritetään automaattisesti sentrifugilautasen lämpötila, josta prosessin ohjaus todella riippuu. Lisäksi sentrifugilautasen kehäseinämän lämpötilan jatkuva valvonta tarjoaa, myös silloin kun kuitujen valmistuslaite toimii ilman sulan aineen syöttöä, siis varalla, ehdottoman suojan ylikuumentumista vastaan. Kun nimittäin tapahtuu jonkin ennaltamäärätyn raja-arvon ylittyminen vetämiskaasujen puhalluksen alettua, ilman tilavuus kasvaa ja polttoaineen tila- 3 81332 vuus pienenee, joten niiden lämpötila pääsee laskemaan riippuen suoraan sentrifugilautasen pintalämpötilasta. Tällä tavoin vältetään paljolti automaattisesti sentrifugilautasen muodonmuuttuminen. Lisäksi kuitujen valmistuslaitteen käynnistämiseksi tai pysäyttämiseksi voidaan käyttää ohjelmoitua ohjausta, joka toteuttaa tarvittavat säätötoimenpiteet sentrifugilautasen mitattua lämpötilaa vastaten. Sentrifugilautasen kehäseinämän pintalämpötilaa on toki jo mitattu käsin säännöllisesti kannettavien pyrometrien avulla sentrifugilautasen mahdollisen ylikuumentumisvaaran havaitsemiseksi, jolloin vetämiskaasujen vertailulämpötilan ohjearvoa on säädetty vastaavasti, mutta sentrifugilautasesta lähtevän säteilyn jatkuvaa ilmaisemista ja sen käyttämistä hetkellisenä arvona vetämiskaasujen lämpötilan säätämiseen ei ole aikaisemmin esitetty.

Mieluiten säteilyn emission ilmaisu suoritetaan hyvin kohdennetulta alueelta, jonka korkeus on pienempi kuin sentrifugilautasen kehäseinämän korkeus. Tällöin voidaan analysoida valikoivasti sentrifugilautasen eri kaistaleet, esimerkiksi sentrifugilautasen kehäseinämän ylin pitkittäissuuntainen kaistale, jonka kokemus on osoittanut useimmiten ylikuumentuvan. Näin ei siis määritetä ainoastaan jonkin kehäseinämän koko korkeudelle ulottuvan pinta-alueen keskilämpötilaa ja kuumimman kohdan aikaansaamaa säteilyemissio-ta - ja siis tämän kohdan lämpötilaa - ei peitä samanaikaisesti mitattujen kylmempien kohtien vähemmän voimakas emissio. Kun kysymys on tällaisesta mittauksesta, joka suoritetaan erittäin kohdennetulla alueella, mitattavaa aluetta mieluiten siirretään jatkuvasti kehäseinämän koko korkeutta pitkin. Näin kehäseinämän kaikki alueet joutuvat ilmaistuksi, mutta jaksottaisesti, peräjälkeen, ja näissä olosuhteissa esiintyvä maksimilämpötila voidaan tällöin määrittää ja laskea. Edullisesti sentrifugilautasen maksimiarvoa käytetään renkaan muotoisen vetämiskaasuvirran aikaansaavien ilma- ja polttokaasutilavuuksien säätösuureena.

4 81332

Keksintö liittyy myös sentrifugilautasen pintalämpötilan automaattiseen säätämiseen sopivaan laitteeseen, joka käsittää sentrifugilautasen lisäksi ainakin yhden kiinteän sätei-lypyrometrin, joka analysoi jatkuvasti sentrifugilautasen kehäseinämän aluetta ja mittaa mieluiten säteilyemissiota suunnilleen näkyvän valon ja infrapunavalon siirtymäalueel-la ja lähellä infrapuna-aluetta olevalla alueella. Kun kysymys on tässä sovellutuksessa esiintyvistä lämpötiloista, saadaan spektrialueella, joka jää noin 0,6-1,1 mikronin väliin, säteilyemissio, jonka intensiteetti ja teho ovat suhteellisen suuret, tällöin syntyvään mittaussignaaliin ei sisälly häiriösuuretta. Lisäksi tätä spektrialuetta varten on olemassa huokeita ilmaisimia, jotka ovat pääasiassa piitä käsittäviä valosähköpareja.

Mieluiten käytetään säteilypyrometriä, joka on varustettu maksimimuistilla ja kääntyvällä optiikalla, jollainen tekniikka tunnetaan heilahtelevien lankojen, hitsiliitosten, :: väärin ohjautuvien kappaleiden, hehkuhilsepintaisten valu- kappaleiden ja laminoitavien valanteiden jne., joissa kaikissa on kysymys siitä, että mitattava kappale siirtyy myös jatkuvasti mittausalueen ulkopuolelle, lämpötilojen ilmaisemisesta. Maksimimuisti rekisteröi kustakin kääntymisliik-keestä ainoastaan maksimiarvon, joka ilmaistaan käytettäväksi kysymyksen ollessa alueen ulkopuolelle siirtyvistä kappaleista pääasiassa mitattavan kappaleen ilmaisemiseen sellaisenaan. Keksinnön mukaan maksimiarvoa käytetään kehäseinämän kuumimman kohdan ilmaisemiseen ja mittauksen suuntaamiseen siihen.

Tämä keksintö mahdollistaa kaiken kaikkiaan sentrifugilautasen lämpötilan optimaalisen säätämisen ja kuitujen valmistusprosessin automatisoinnin, ja samalla vältetään sekä haitallinen ylikuumentuminen että lämpötilan vaihtelu, joka aiheuttaa sentrifugilautaseen lämpöiskuja, mikä vaikuttaa suotuisasti sen käyttöikään.

5 81332

Keksinnön muita yksityiskohtia, tunnusmerkkejä ja etuja selviää seuraavasta keksinnön erään suoritusesimerkin selityksestä, joka liittyy liitteenä olevaan piirustukseen.

Piirustuksessa viitenumero 1 tarkoittaa kaavamaisesti kuitujen valmistuslaitetta, jossa sula säie 2 putoaa onton akselin 3 läpi sentrifugilautasen 5 koriin 4. Korin 4 kehällä on suhteellisen suuria reikiä 6 sulan aineen virtausta varten. Sula aine ohjataan säteen suuntaisina, suhteellisen paksuina suihkuina 7 sentrifugilautasen 5 kehäseinämän 8 sisäpintaan ja se menee tässä kohdassa läpi pienistä poisto-rekistä 9, joista alkaen tapahtuu alunperin säteen suuntainen sentrifugointi. Kun sulaa ainetta olevat ohuet säikeet ovat tulleet ulos rekistä 9, ne sieppaa mukaansa renkaan muotoinen kaasuvirta 10, jonka lämpötila on korkea ja nopeus suuri ja joka on suunnattu alaspäin, kuten nuolilla on osoitettu. Renkaan muotoinen kaasuvirta 10 ympäröi kehäsei-nämää 8 ja aikaansaa lähtöalueelle sulaa ainetta olevan toruksen 11, josta tulorekistä 9 tulevat ohuet säikeet 9 vedetään halutunohuiksi kuiduiksi, jotka sen jälkeen jäähty-vät ja jähmettyvät.

Laitteessa on renkaan muotoinen polttokammio 12, jossa polt-toainekaasun ja ilman palamisesta syntyy renkaan muotoinen kaasuvirta 10, jolla on tietty lämpötila ja tietty paine, joka mitataan paineanturilla 14 koko kuitujen valmistusvaiheen ajan. Kun polttoainekaasun syöttö kasvaa palamisilman syöttöön verrattuna, renkaan muotoisen kaasuvirran 10 lämpötila nousee. Päinvastoin taas jos palamisilman syöttö on suurempi, renkaan muotoisen kaasuvirran 10 lämpötila ale-.1. nee.

Sulan ainesuihkun 2, joka tulee jatkuvana tässä esittämättä jätetystä jakelijasta, keskeyttämistä varten on järjestetty sintrattu kouru 15, joka voidaan kytkeä kaksoisnuolen 16 suunnassa sulaan ainesuihkuun 2 pistekatkoviivoin 15' esitetyllä tavalla. Sintrattu kouru 15 ottaa tällöin ainesuih- 6 81 332 kun ja ohjaa sen sivuun ennen sen pääsyä onttoon akseliin 3. Tällaista menettelytapaa käytetään esimerkiksi laitteen toiminnan keskeytyessä. Sentrifugilautaselle 5 ei tällöin tule äkkiä enää sulaa ainetta, joka jäähdyttää sitä, mikä merkitsee sentrifugilautasen 5 suurta ylikuumentumisvaaraa.

Sentrifugilautasen lämpötila - josta lähtien lautasen lämpötila säädetään polttokammion 12 synnyttämällä renkaan muotoisella kaasuvirralla 10, ilmaistaan säteilypyrometrillä 17, joka vaikuttaa maksimimuistin sisältävän mittausmuunti-men 18 avulla säätimeen 19, joka on liitetty kaasuputkeen 20 ja ilmaputkeen 21. Säteilypyrometrin 17 herkkyys sijoittuu lähelle infrapunavalon aluetta noin 0,6-1,1 mikronin välille. Mittaukseen sopiva spektrialue voi olla 0,6 mikronin eli näkyvän valon rajalta 1,1 mikroniin eli liki infra-puna-alueen rajaa.

Säteilypyrometri 17 on lisäksi varustettu kääntyvällä optiikalla 22, jolla saadaan läpimitaltaan noin 13 mm:n mittausalue ja joka tekee edestakaista liikettä ylhäältä alas eli pääasiassa yli koko sentrifugilautasen 5 kehäseinämän korkeuden. Sentrifugilautasen 5 kehäseinämän koko korkeuden analysointi tai pyyhkiminen tapahtuu näin useita kertoja sekunnissa. Optiikka on tässä tapauksessa asennettu suunnilleen vähän yli metrin etäisyydelle sentrifugilautasen kehäseinämästä 8.

Mittausmuunnin 18, joka on kytketty säteilypyrometriin 17, on, kuten edellä mainittiin, varustettu maksimimuistilla. Tällöin pyyhkäisyliikkeen hyötysignaali on yksinkertaisesti signaali, joka ilmaisee kuumimman havaitun kohdan ja sen lämpötila menee säätimeen 19, kun sen sijaan kylmemmät kohdat jäävät huomiotta. Tällä tavoin lämpötilan ilmaisu suunnataan mittapisteen pyyhkimien pinnan osien korkeimpaan keskilämpötilaan ja vältetään se, että keskilämpötila koskee liian laajaa aluetta ja antaa vain äärimmäisen epäsuoria ja epätarkkoja arvoja. Sentrifugilautasen 5 suojaami- 7 81332 seksi ylikuumentumiselta otetaan huomioon tietysti ainoastaan kuumin kohta.

Mahdollisuus lämpötilan ilmaisemiseen jatkuvasti sentrifugi-lautasen 5 kehäseinämän kohdalla perustuu kuitujen valmis-tuslaitteen 1 automatisointiin.

Kuitujen valmistuslaitteen 1 käynnistämiseksi polttokammio 12 huuhdellaan ensiksi ilmalla, sitten aloitetaan polttokaa-sun syöttö ennalta määrättynä määränä, jotta saadaan kaasun ja syttymisilman seos. Tällöin kaasun ja ilman seos syttyy, jolloin paine kasvaa polttokammiossa 12 ja renkaan muotoinen kaasuvirta 10 menee ulos tästä kammiosta, sentrifugi-lautasen 5 pyöriessä samanaikaisesti suurella nopeudella. Kun sentrifugilautasen 5 kehäseinämän 8 lämpötila nousee esimerkiksi 670°C:een, säteilypyrometri 17 kytkeytyy toimintaan ja alkaa ohjata säätöä siten, että lautasen lämpötilan nousu saadaan optimoiduksi seoksesta riippuen, josta se on valmistettu, tavallisesti sopivan nousun ollessa esimerkiksi 50°C minuutissa. Tällä tavoin saadaan aikaan vastaava kaasun ja ilman tilavuuden kasvu aina mahdolliseen maksimi-suhteeseen, esimerkiksi 1:12, saakka. Sentrifugilautasen lämpötilaa valvotaan jatkuvasti säteilypyrometrillä 17 aina siihen saakka kunnes toivottu lämpötila on saavutettu, jolloin lautasen minkäänlaista ylikuumentumista ei pääse tapahtumaan. Kun kuitujen valmistukseen tarvittava sentrifugilautasen 5 lämpötila on saavutettu, varsinainen kuitujen valmistusprosessi voidaan aloittaa siten, että sintrattu kouru 15 vedetään pois sulan aineen suihkusta 2, kuitujen valmistuslaitteen 1 poistamisen toiminnasta tapahtuessa tietysti päinvastaisessa järjestyksessä.

Claims (6)

8 81332

1. Menetelmä termoplastista ainetta olevien kuitujen, erityisesti lasikuitujen valmistamiseksi, jossa menetelmässä aine pakotetaan säteen suunnassa sentrifugilautasen (5) sisätilan poistorei'istä (9) ja näin muodostuneet säikeet vedetään kuiduiksi renkaan muotoisella kaasuvirralla (10), jonka lämpötila on korkea ja nopeus suuri, sentrifugilautasen (5) kehäseinämän (8) lämpötila ilmaistaan ja sitä käytetään todellisena arvona renkaan muotoisen kaasuvirran (10) säätöpiirissä, tunnettu siitä, että mitataan kehäseinämän (8) pinnasta lähtevä säteily, ja että mittausaluetta siirretään jatkuvalla edestakaisella liikkeellä yli kehäseinämän (8) koko korkeuden siten, että määritetään sentrifugilautasen (5) enimmäislämpötila.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa renkaan muotoinen kaasuvirta (10) syntyy ilman ja polttoainekaasun seoksen palaessa polttokammiossa (12), tunnettu siitä, että ilmaistua enimmäislämpötilaa käytetään säätösuureena ilman tilavuuden ja polttokaasun tilavuuden säätämiseen.

3. Laite termoplastista ainetta olevien kuitujen, erityisesti lasikuitujen, valmistamiseksi, joka laite käsittää sentrifugilautasen (5), jonka sisätilan poistorei'istä (9) aine pakotetaan ulos säteen suunnassa, renkaan muotoisen kaasuvirran (10), joka on järjestetty vetämään poistorei'istä (9) ulospakotetut säikeet kuiduiksi ja jonka lämpötila on korkea ja nopeus suuri, ilmaisimen sentrifugilautasen (5) kehäseinämän (8) lämpötilan ilmaisemiseksi, ja renkaan muotoisen kaasuvirran (10) säätöpiirin ilmaistun kehäseinämän (8) lämpötilan todellisen arvon käyttämiseksi, tunnettu siitä, että ilmaisin on säteilymittari, joka mittaa kehäseinämän (8) pinnasta lähtevän säteilyn ja jonka mittausalue siirtyy jatkuvalla edestakaisella liikkeellä yli kehäseinämän (8) koko korkeuden siten, että sillä määritetään sentrifugilautasen (5) enimmäislämpötila. li 9 81 332

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu poltto-kammiosta (12) ilman ja polttoainekaasun seoksen polttamiseksi renkaanmuotoiseksi kaasuvirraksi (10), jolloin mainittu sentrifugilautasen (5) enimmäislämpötilan arvo on järjestetty säätämään ilman ja polttokaasun tilavuudet.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilymittari on ainakin yksi sentrifugilauta-seen (5) kiinnitetty säteilypyrometri (17), joka analysoi jatkuvasti sentrifugilautasen (5) kehäseinämän (8) aluetta ja jonka maksimiherkkyys sijoittuu edullisesti lähelle infrapuna-aluetta noin 0,6 ja 1,1 μπκη välille.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteilypyrometrissä (17) on kääntyvä optiikka (22) ja maksimimuisti.