JP2001501164A

JP2001501164A - 繊維製造スピナー

Info

Publication number: JP2001501164A
Application number: JP10516554A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムエイワットン; ジェームズジースナイダー
Original assignee: オウェンスコーニング
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2001-01-30
Also published as: KR20000048684A; DE69726442D1; CN1232439A; US6167729B1; EP0931027B1; TW346477B; ATE255073T1; DE69726442T2; EP0931027A4; ZA978709B; EP0931027A1; WO1998014408A1; CA2265044A1; AU4340697A; US5779760A; AU709354B2

Abstract

(57)【要約】スピナー（１２）は繊維化装置（１０）の回転可能なシャフト（１４）の一端に固定されている。スピナーはシャフトから放射状外方へ延在する放射状壁（１６）を備えている。放射状壁は、上面（３５）と、上面を内周部分（８１）と外周部分（８３）とに分割するダム（３４）と、下面（３７）と、上面と下面とを連通する少なくとも１つの第１の流れ孔（３６）と、前記上面の内周部分と外周部分とを連通させる少なくとも１つの第２の流れ孔（９４）とを備えている。放射状壁には外周縁壁（１８）が結合されており、同壁には複数のオリフィス（２０）が貫設されている。

Description

【発明の詳細な説明】繊維製造スピナー技術分野本発明は熱可塑性材料から繊維を製造するための装置に関し、特に、ガラス又は他の無機物又はポリマーのような融解した熱可塑性材料から１又は多成分の繊維を遠心形成するスピナーを備えた繊維化装置に関する。背景ガラス繊維及び他の熱可塑性材料の繊維は、防音材料又は断熱材料を含むさまざまな用途に有用である。ガラス繊維絶縁製品を製造するための一般的な従来技術では、ガラス繊維をロータリープロセスで製造することを必要としている。１種類のガラス成分又は多種類のガラス成分を融解して、遠心スピナーとして知られている遠心機の外周縁壁のオリフィスから押出して繊維を製造していた。一般的に用いられていたスピナーの１つは、概略カップ形状であって、底壁には中心孔が設けられ、底壁から上へと屈曲して外周縁壁が延びて、上部に開口が形成されている。スピナーを回転させるべく駆動シャフトが用いられ、その下端は上部の開口を通って下方へ延在し、底壁の中心にクイルで固定される。底壁の中心孔はクイルの外周に単に圧入され、クイルは駆動シャフトの下端に取付けられる。繊維製造プロセス中には、スピナーは非常に高温になる。高温に達するために、スピナーの壁は高温耐熱材料、代表的には高温合金で作ることが必要である。しかし、それにしても、そのような高温においてはスピナーが回転するとスピナーがクリープし下方へたわむ傾向を示す。この変形はスピナーのクリープ寿命を著しく短縮させると共に、繊維製造に有害に影響するプロセス変数をもたらす。クリープの問題はスピナーのサイズが大きくなるほど著しくなる。さらに、スピナーはクイルに単に圧入されているだけなので、熱膨張や回転による応力やスピナーとクイルに生じるクリープ等のために、スピナーは時間がたつとクイルのまわりで緩む傾向がある。固定箇所が緩むとスピナーは偏心して、大きな振動とスピナーのゆがみという重大な問題を生じさせる。この問題点は一般的に、スピナーのサイズと中心孔の直径とが大きくなるにつれて、より著しくなる。従って、スピナーのクリープ寿命を短縮するような熱変形を示すことがなく、かつ、繊維製造プロセス中の不都合なプロセス変数をもたらすことのないような、改良されたスピナーが要望されている。発明の概要かかる要望を満たすためのスピナーは、繊維化装置の回転可能なシャフトの一端に固定するように適合されたスピナーであって、同スピナーは、シャフトから放射状外向きに延在する放射状壁を備え、同壁には、上面、上面を内周部分と外周部分とに分割するダム、下面、上面を下面に連通させる少なくとも１つの第１の流れ孔、及び、上面の内周部分と外周部分とを連通させる少なくとも１つの第２の流れ孔が備えられており、かつ、放射状壁に結合された外周縁壁とそれを貫通する複数のオリフィスとを備える。また、かかる要望を満たすための装置としては、繊維を製造する装置において、回転可能なシャフトと、回転可能なシャフトの一端に固定されたスピナーとを備え、ここで、スピナーは、融解した熱可塑性材料から繊維を遠心形成すべく貫設された複数のオリフィスを有する外周縁壁を備え、外周縁壁とシャフトとの間に上部開口部と下部開口部とを備え、上部開口部と下部開口部との間に配置され且つ外周縁壁とシャフトとの間に放射状に延在している放射状壁を備える。放射状壁には、上面、上面を内周部分と外周部分とに分割すべく配されたダム、下面、ダムの半径方向内側に配されて放射状壁に貫設された上面と下面とを連通する少なくとも１つの第１の流れ孔、及び、上面の内周部分と外周部分とを連通するようにダムに貫設された少なくとも１つの第２の流れ孔（９４）を備える。装置にはさらに、上面の内周部分の上方に配置された融解した熱可塑性材料の供給源が備えられ、上面の内周部分に融解した熱可塑性材料が供給されて、回転可能なシャフトが回転することで、融解した熱可塑性材料が上面に沿って放射状に外側へと流れて、第１の流れ孔と第２の流れ孔とを通って、放射状壁の上下両方のオリフィスに流れる。本発明の目的、特徴、及び効果は、以下の説明と添付した請求の範囲及び図面を考察することで明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の原理に従ったスピナーを備えた繊維化装置の一部を破断して模式的に示した立面図である。図２は、図１におけるスピナーの他の実施形態を破断して示した立面図であって、スピナーはスピンドルの端部に取付けられている。図２Ａは、図１におけるスピナーのさらに他の実施形態を破断して示した立面図であって、スピナーはスピンドルの端部に取付けられている。図３は、図２に示したスピナーの一部分について線３−３に沿って示した平面図である。図４は、図３に示したスピナーについて線４−４に沿って破断して示した立面図である。発明の実施モード以下、本発明の具体的な実施形態について説明するけれども、本発明の精神から逸脱することなく、さまざまな変更、転換、及び置換をできることは当業者には容易に明らかであろう。従って、本発明の範囲は添付した請求の範囲のみによって制約されるものである。図１、図２、及び図２Ａを参照すると、繊維製造装置ないし繊維化装置１０は、遠心機ないしスピナー１２を備えており、これは回転可能な中空シャフトないしスピンドル１４の下端に固定されている。当業者が知るように、スピナー１２は回転スピンドル１４によって回転する。スピナー１２には放射状壁１６が備えられており、同放射状壁はスピンドル１４から半径方向外向きへ延在し、外周縁を有する。放射状壁１６の外周縁を囲むように外周縁壁１８が設けられており、例えばガラスのような融解した熱可塑性材料の繊維２２を遠心形成するために複数のオリフィス２０を備えている。図１、図２、及び図２Ａはスピナー１２の３種類の異なる実施形態を示している。これらのスピナー１２には、実質的に同一であるか又は少なくとも類似した多くの構成要素が含まれているので、そのような構成要素については同一の符号を付してここでは説明を繰返さない。スピナー１２が回転すると（図１において丸形矢印αにて示す）、融解ガラスはスピナーの外周縁壁１８のオリフィス２０を通って、第１段階繊維２２が遠心形成される。環状バーナ２４の熱によって第１段階繊維２２は柔軟で細く伸びることができる状態に維持される。スピンドル１４の外周には複数の内側バーナ２６が配設されており、スピナー１２の内部を加熱して融解した熱可塑性材料が繊維に形成される前に凝固したり失透したりするのを防いでいる。通路３０を通して空気を誘導すべく、環状ブロア２８が配置され、第１段階繊維２２を引張るとともに、さらにそれを引き伸してウール状絶縁材料のような製品の使用に適する第２段階繊維３２とする。その後、第２段階繊維３２をコンベア（図示せず）で収集してガラスウールパックのような製品に成形する。スピナー１２は、放射状壁１６の上面３５から上方へ一体的に延設された円形ダム３４を備えており、同ダムはスピンドル１４の回転中心軸側に向いて折れ曲がっている。放射状壁１６には、上面３５と下面３７とを結合すべく複数の第１の流れ孔３６が円周方向に間隔を隔てて貫設されている。それぞれの第１の流れ孔３６は、ダム３４の内側直近において放射状壁１６に対して鋭角になるように同壁１６に貫設されている。放射状壁１６に対して同様な鋭角にダム３４は形成されている。放射状壁１６には複数のガス通気孔３８が貫設されており、内側バーナ２６からの高温の排出ガスが放射状壁１６を通り抜ける通路を提供している。バーナ２６からの高温のガス流れは、上側環状リップ４３で囲まれた上部開口部３９を通って、放射状壁１６上に形成されているスピナー１２の上側チャンバ４０へと流入する。その後、高温ガスは通気孔３８を通り抜け、放射状壁１６の下に形成されている下側チャンバ４２へと入り、下側環状リップ４５で囲まれた下部開口部４１へと流れる。スピナー１２の上部と下部とが少なくとも部分的に開口しているので、繊維の遠心形成中において半径方向にバランスするようになっている。融解した熱可塑性材料が容易に流れ得るような温度にスピナー１２の上側チャンバ４０と下側チャンバ４２とを維持することが重要である。従って、スピナー１２の直上に位置する繊維化装置１０の部分４４（通常はベアリングハウジングである）は、スピナー１２の上部開口部３９を実質的に覆うべく、機能的に適合している。スピナー１２の下部開口部４１を実質的に覆うために、円形板ないし放射シールド４６が用いられる。これにより、スピナー１２の内部を所望の高温に維持することができる。シールド４６の外周縁に沿って、円周方向に間隔を隔てた複数のスペーサ４８を形成するのが望ましい。スペーサ４８によって、シールド４６をスピナー１２から最小の間隔に保つ。シールド４６の外周縁に沿って複数のギャップ５０が形成されており、各ギャップ５０は隣接するスペーサ４８の間にある。このギャップ５０によって、バーナ２６の排出ガスが下側チャンバ４２を流れ抜けて排気されるための通路が確保され、スピナーを通るガスの循環と流れが改善する。従来技術のスピナーのいくつかでは、壁の外周縁の下側隅部が冷えてしまう問題点があって、熱可塑性材料が早まって凝固してしまっていた。このような不都合な冷却が生じるのは、スピナーの下側チャンバ４２内部の高温ガスの循環が不十分なためであった。例えばギャップ５０を通して下側チャンバ４２から高温ガスを排気することで、かかる不都合を低減できる。バーナ２６から上側チャンバ４０へ侵入した排出ガスはまた、スピナー１２とハウジング部分４４との間に形成された隙間５２を通ることで、上側チャンバ４０からも流出できる。このため、バーナ２６の高温排出ガスは外周縁壁１８の上部及び下部に近接して循環できて、それによりスピナーの壁１８の全域にわたる温度分布が制御される。スピナー１２の内部全域の温度分布をより均一に維持することで、外周縁壁１８の下部においても上部と同様にして熱可塑性材料を十分に融解してオリフィス２０を通って適切に流れるように保つことが助長される。外周縁壁１８の高さ方向の温度バランスは、上部ギャップ５２と下部ギャップ５０との相対的な大きさを変更することで調節できる。上部ギャップ５２に対して下部ギャップ５０の大きさを大きくするとスピナー壁１８の下部の温度が上昇し、逆にすると低くなる。こうして、壁１８の全体の温度分布を最適化できる。この結果、繊維形成条件が改善され、スピナーの腐食寿命が延命し、及び、外周縁壁１８の下部におけるガラスの失透を解消できる。熱シールド４６は放射状壁１６及び外周縁壁１８とは分離した要素になっているため、シールド４６の重量がスピナー１２の半径方向のバランスに与える影響は、無ではないにせよ極わずかである。スピナー１２の放射状壁１６と熱シールド４６とは共にハブ５４に取付けられている。スピナー１２において、少なくとも放射状壁１６とハブ５４とは熱膨張係数の近似した材料で作ることが好ましい。ハブ５４はスピンドル１４の下端に取付けられて回転する。ハブ５４には下側円形肩部５６が設けられており、その上にシールド４６が搭載され、好ましくはボルト固定される。放射状壁１６は円形フランジ５８を備えており、同フランジに合致すべくハブ５４の上面に形成された円形溝６０に嵌め込まれる。ハブ５４の上面には放射状壁１６に被さるように円形クランプ板６２がボルト固定されており、フランジ５８を溝６０内に締付ける。中空のクイル６４は、ハブ５４の中心に貫設されたボア孔へ圧入されて、円周方向に間隔を隔てた３本のロックピン６６によって所定位置にロックされる。クイル６４の上端は中空の引張棒６８の下端へ螺入されている。引張棒６８はスピンドル１４の上端においてスプリングで付勢されており、板６２をクイル６４及びハブ５４と共に引上げてスピンドル１４の下端に圧接させる。引張棒６８に貫設された段差付ボアを通ってクイル６４に貫設された他の段差付ボアへと冷却空気が循環することで、クイル６４が部分的に冷却される。スピンドル１４とクイル６４とを囲むようにハブ５４上に配設された環状の冷却ジャケット７０を循環する水によってクイル６４をさらに冷却するのが好ましい。クイル６４及びハブ５４は共にそれぞれ熱膨張係数が小さい合金で製造されており、両者間の熱膨張差を最小限にしている。スピナー１２とスピンドル１４とを同心的な関係に維持することが重要である。回転中にスピナー１２が偏心すると、余分な振動とスピナー１２のたわみの原因となる。このことは、従来の繊維化装置において重大な難問になっており、使用中に高温にさらされることで、熱膨張や回転応力及びクリープのために時間が経つと放射状壁の中心孔がハブに比べて大きくなる傾向があった。中心孔が広がるとスピナーは回転シャフトから偏心して、余分な振動とたわみが生じる。この問題は、スピナーのサイズにつれて中心孔の直径が大きくなるとより著しくなる。従って、本発明においてはスピナー１２をハブ５４及びクイル６４の中心に保つための構造を備えるのが好ましい。例えば、スピナー１２を中心に保つ一方法としては、スピナーフランジ５８の外周直径部分がハブ溝６０の内面に滑り嵌めするようにする。前述の如く、クイル６４とハブ５４とは熱膨張係数の小さい材料でできており且つ冷却されるので、フランジ５８が熱膨張、回転応力及び／又はクリープのために膨張すると、スピナーフランジ５８は溝６０の内面に対して圧接される。繊維化装置１０の動作中には、放射状壁１６の通気孔３８において熱膨張でクラックを生じやすい。放射状壁１６にそのようなクラックが早期に生じるのを防ぐために、放射状壁１６における各通気孔３８の周辺領域にエンボス加工したり又は厚みを増したりするのが望ましい（図２及び図２Ａ参照）。あるいは、各通気孔３８の形状を応力集中が小さくなるように変形することが望ましい。例えば、各通気孔３８を円形ではなく楕円形に形成し、各楕円孔の長軸をスピナーフランジ５８のまわりに円周方向へ湾曲するように向けるとよい。また必要ならば、各通気孔３８を楕円形状に形成すると共に各孔３８の周辺領域にエンボス加工するように改良することもできる。図１及び図２に示したスピナー１２を参照すると、スピナー１２の内部へは融解した熱可塑性材料の２つの別個の流れが供給されていて、例えば図１に示すガラスＡを含む第１の流れ７８とガラスＢを含む第２の流れ８０とである。これらの融解ガラスの流れ７８及び８０を供給するには在来型の供給機器を使用することができる。そのような融解ガラス供給機器は産業界で良く知られているのでここでは詳細に説明しない。１種類の融解した熱可塑性材料を含ませる代りに、各流れ７８と８０とに２以上の融解した熱可塑性材料（例えば２種類以上のガラス）の混合物を含ませるのが好ましい。また、各流れ７８及び８０に同種の融解熱可塑性材料を含ませてもよい。両方のガラス流れ７８及び８０はスピナーの放射状壁１６の上面３５上に直接落下して、遠心力によってスピナーの外周縁壁１８へ向って外向きに流れる。融解ガラス流れ７８のガラスＡはスピンドル１４に近い内周に位置しており、ダム３４の半径方向内側である上面３５の内周部分８１に着地する。ダム３４にせき止められてガラスＡの蓄積部ないし先頭部が最初に形成される。その後、ガラスＡは第１の流れ孔３６を通って放射状壁１６の上側から下側へと流れる。ガラスＡがダム３４から溢れ出ないように第１の流れ孔３６の大きさ及び数は定められている。図示の如く、ガラスＡは壁１６の下側に沿って流れ続けて外周縁壁１８へと向う。融解ガラス流れ８０のガラスＢはスピンドル１４から半径方向に離れて位置しており、ダム３４の半径方向外側である上面３５の外周部分８３に着地する。その後、図示のように、ガラスＢは外周縁壁１８に向って直接流れる。流れ７８と流れ８０とはスピンドル１４の同じ側に隣接させて配置してもよいが、図示の如くスピナー１２の反対側にガラスＡとガラスＢとを落下させるように配置するのが好ましい。図３に示すように、図１及び図２のスピナー１２には、スピナーの外周縁壁１８から半径方向内側に位置する略円周形状の垂直内側壁８４が設けられている。外周縁壁１８へ向って流れたガラスＡ及びガラスＢは、それぞれ放射状壁１６の上と下とで内側壁８４に当接して蓄積する。上側環状リップ４３と下側環状リップ４５とのおかげで、融解した材料が内側壁８４をまわり込んで外周縁壁１８を越えることがない（図１参照）。図３に示すように、スピナーの外周縁壁１８と垂直内側壁８４との間には一連の垂直隔壁８６が配設されており、空間を一連の略垂直に配列された区画室８８に分割していて、同区画室はスピナーの外周縁壁１８の実質的に高さ全体に延在している。交互の区画室にガラスＡとガラスＢとが含まれていて、これらガラスは内側壁８４に形成されたスロット８９及び９０（図１参照）を通ってそれぞれ区画室８８へ流入する。放射状壁１６と垂直内側壁８４と隔壁８６とがいっしょになって、ガラスＡとガラスＢとをそれぞれスロット８９とスロット９０とを通して交互に隣合う区画室８８へと流し分ける分流器を構成しており、従って１つおきの区画室にガラスＡが含まれる一方、残る区画室にはガラスＢが含まれる。図３に示すように、スピナーの外周縁壁１８のオリフィス２０はそれぞれ、垂直隔壁８６の半径方向外端縁に対して隣接していると共に略整列するように配置されている。図４に示す如く、各区画室８８中には一連の通路９２及び９３が設けられ、これを通って融解した熱可塑性材料が流れる。好ましくは、これらの通路は隔壁８６の両側に隣接配置され、外周縁壁１８の外表面のオリフィス２０と連通する。図示の如く、通路９２及び９３は略垂直に整列されており、そのサイズは、隣接する区画室８８中のＡガラス成分とＢガラス成分とについての流れ長が等しくなるようにするのが好ましい。これにより、Ａ成分とＢ成分とがオリフィス２０から並び合って排出されるとき、各繊維のガラスＡとガラスＢとの量が概略等しくなる。ガラスＡとガラスＢの量を等しくしたくない場合には、等しくない流れ量になるように通路９２及び９３の大きさを定めれば、不均等な比率の２成分の繊維が得られることがわかる。ある種の事例においてはこのような結果が望ましいこともある。さらに、各区画室の通路を改変して、形成する２成分繊維中のガラスＡとガラスＢの比率及び構成を変更してもよい。形成する通路の数はスピナーの外周縁壁１８の高さに依存する。通路の数とサイズは、融解ガラスの区画室８８への流量と共に各区画室中の通路を覆う融解材料の「高さ（head）」を高めるように選ぶ。図２Ａに示したスピナー１２の他の実施形態を参照すると、ダム３４の円周に沿って同ダムを貫通するように複数の第２の流れ孔９４が形成されており、放射状壁１６の上面３５の内周部分８１と外周部分８３とを連通させている。第２の流れ孔９４を備えたことで、融解材料の外側の流れ８０を省略できるようになり、１本の流れの融解材料（図示せず）だけを用いて放射状壁１６の上下両方のオリフィス２０を通して繊維を形成することが可能になる。この実施形態のスピナー１２によって得られる繊維は、図１及び図２のスピナーを用いて形成されるような多成分繊維ではなく、むしろ１種類の融解材料か又は融解材料の混合物かによって形成される単一成分の繊維である。従って、外周縁壁１８に関連した付属的な構造物（すなわち、垂直内側壁８４並びに貫通スロット８９及び９０）を省略できる。これら構造物８４、８９、及び９０をなくすと、スピナー１２の総重量とモーメント力が減少しスピナー１２のクリープ寿命を延命する助けになる。第１の流れ孔３６と第２の流れ孔９４とによって、流れ７８からの融解した熱可塑性材料は分流されて放射状壁１６の上と下とのオリフィス２０へ所望の比率で流れる。孔３６と９４とを流れ抜ける融解材料の比率は５０／５０であることを必要とはしない。最適な繊維品質とスピナー腐食寿命とを得るためには、孔３６を通って放射状壁１６の下側のオリフィス２０へ流れるのに比べて、孔９４を通って放射状壁１６の上側のオリフィス２０へ流れる融解材料を多くするように、流れ孔３６及び９４を適合させるのが望ましいことがある。この比率は流れ孔３６及び９４の相対的なサイズ及び／又は数並びにスピナー１２の内部及び外部の温度分布などを含む数多くのファクターの影響を受ける。第１の流れ孔３６と第２の流れ孔９４との数及びサイズによって、放射状壁１６の上下それぞれのオリフィス２０へと流れる融解材料の比率を約６０／４０から約８０／２０の範囲にしたところ満足すべき結果が得られた。孔を通って流れる融解物の流量は以下の式で定められることが見いだされている。Ｆ＝Ｋｄ⁴ ここで、Ｆ＝流量Ｋ＝定数ｄ＝孔の直径そして、同じ直径（ｄ）をもった（ｎ）個の孔を流れる流量は以下の式で定められる。Ｆ＝Ｋｎｄ⁴ 従って、仮に第１の流れ孔３６と第２の流れ孔９４との個数（ｎ）が同じであって、第１の流れ孔３６のすべてが第１の直径をもち、第２の流れ孔９４のすべてが第２の直径をもつとすると、結果は以下の式となる。Ｆ_u＝Ｋｎｄ₂ ⁴＝ｄ₂ ⁴ Ｆ₁＝Ｋｎｄ₁ ⁴＝ｄ₁ ⁴ ここで、Ｆ_u＝上側の流量Ｆ₁＝下側の流量ｄ₂＝第２の直径ｄ₁＝第１の直径この式を解いて、流量比が約６０／４０と８０／２０との間になるようにするには、直径の比が約１．１から約１．４であることがわかる。別言すれば、第１の流れ孔３６がｎ個の孔からなりすべてが第１の直径ｄ₁であって、第２の流れ孔９４が同数ｎ個の孔からなりすべてが第２の直径ｄ₂であるとするならば、流量比の範囲を約６０／４０から約８０／２０にするためには、ｄ₂はｄ₁に比べて約１．１乃至約１．４倍大きくなければならない。同一結果を得るために他の手段を用いることももちろん可能であって、第２の流れ孔９４の数を増やすなどによればよい。壁１６の上側のオリフィス２０への流れ７８からの融解材料をより多く供給することで、これらオリフィスから流出する繊維の軌道（すなわち、外周縁壁１８から半径方向外方へ遠ざかる程度）は、放射状壁１６の下側のオリフィス２０から形成される繊維の軌道に比べて大きな軌道になる。かかる軌道差は繊維同士の接触を低減する助けとなることが見いだされており、それにより、かかる接触の結果生じる表面欠陥や繊維の断片化を低減する。さらに、スピナー１２の上側チャンバ４０はしばしば下側チャンバ４２よりも高温になる。この温度差のために、壁１６の下側のオリフィス２０に比べて放射状壁１６の上側のオリフィス２０は早期に腐食して拡張（すなわち大きくなる）する。壁１６の上側のオリフィス２０が大きくなると、流れ孔９４を通ってより多くの融解材料７８が供給されて、上側のオリフィス２０の融解材料不足を防止する助けとなる。こうして、スピナー１２の処理量と腐食寿命を最適化することができる。本発明においては、放射状壁１６の上下両方に融解材料の流れを供給できるため、図１、図２、及び図２Ａのいずれのスピナー１２においても半径方向にバランスさせることが可能になる。別言すれば、放射状壁１６の上と下の外周縁壁１８の重量を実質的に等しくできる。さらに、例えば上側リップ４３、下側リップ４４、内側壁８４、及び垂直隔壁８６のように外周縁壁１８に結合されることのあるいかなる他の構造物の重量についてもまた、放射状壁１６の上と下で実質的に等しくできる。重量の均等化を図るこのやり方は、スピナー１２を放射状壁１６を中心に実質的に対称的に形成することに帰着することを理解すべきである。実質的な重量の均等化を達成するための他のやり方も有利に働き得る。この実質的な重量の均等化によってスピナー１２の半径方向以外の変形を低減させて、スピナーのクリープ寿命を約１０倍以上に増すことができる。加えて、このスピナーのクリープ寿命の延命化は、比較的高価なスピナー材料にアップグレードするのとは異なって、比較的低コストのスピナー構造変更の手段によって達成できることに留意すべきである。温度によって誘発する非対称な（半径方向以外の）変形の問題は、従来技術のスピナーにあっては、スピナーの外径が大きくなるほどより著しくなることが予想され、特に、少なくとも約１２インチ（約３０．５ｃｍ）以上の外径を有するスピナーで著しい。そのような変形はまた、スピナーの外周縁壁の領域の重量が増加するにつれて大きくなると予想され、これは多成分繊維を作るように適合された外周縁壁によくある。いずれの例においても、非対称な変形が増加する原因の大部分はスピナーの外周縁部で下向きに作用するモーメント力の増大の結果である。本発明の原理によれば、そのような有害な変形は、たとえ大きな直径のスピナーや多成分繊維を製造すべく設計されたスピナーにあっても、低減することが可能になる。本発明についての上述した一般的な原理と前述の詳細な説明とから、本発明をさまざまに改変することが可能であることを当業者は容易に理解するであろう。従って、本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ制限され、その均等物に及ぶ。

Claims

【特許請求の範囲】１．繊維化装置（１０）の回転可能なシャフト（１４）の一端に固定するように適合されたスピナー（１２）であって、前記スピナー（１２）は、シャフト（１４）から放射状外向きに延在する放射状壁（１６）を備え、同壁には、上面（３５）、前記上面（３５）を内周部分（８１）と外周部分（８３）とに分割するダム（３４）、下面（３７）、前記上面（３５）を前記下面（３７）に連通させる少なくとも１つの第１の流れ孔（３６）、及び、前記上面（３５）の前記内周部分（８１）と前記外周部分（８３）とを連通させる少なくとも１つの第２の流れ孔（９４）が備えられており、かつ、前記放射状壁（１６）に結合された外周縁壁（１８）とそれを貫通する複数のオリフィス（２０）とを備えていることを特徴とするスピナー。２．前記外周縁壁（１８）は上側リップ（４３）と下側リップ（４５）とを備えており、前記各リップ（４３，４５）は回転可能なシャフト（１４）に向けて半径方向内向きに延在しており、前記放射状壁（１６）は前記上側リップ（４３）と前記下側リップ（４５）との間に配置されていることを特徴とする請求の範囲１に記載のスピナー。３．前記外周縁壁（１８）には重量があって、前記外周縁壁（１８）の重量は前記放射状壁（１６）の上下で実質的に同じであることを特徴とする請求の範囲１に記載のスピナー。４．前記スピナー（１２）は前記放射状壁（１６）の上下にそれぞれ配された上部開口部（３９）と下部開口部（４１）とを有しており、前記スピナー（１２）は前記下部開口部（４１）を実質的に覆うべく適合配置されたシールド（４６）を備えていることを特徴とする請求の範囲１に記載のスピナー。５．前記放射状壁（１６）は複数の第１の流れ孔（３６）と複数の第２の流れ孔（９４）とを備えており、前記複数の第１及び第２の流れ孔（３６，９４）のサイズと数とは、前記放射状壁（１６）の上下での前記オリフィス（２０）に流れる融解した熱可塑性材料の比率が５０／５０ではないことを特徴とする請求の範囲１に記載のスピナー。６．繊維を製造する装置（１０）であって、回転可能なシャフト（１４）と、前記回転可能なシャフト（１４）の一端に固定されたスピナー（１２）とを備えてなり、前記スピナー（１２）は、融解した熱可塑性材料から繊維を遠心形成すべく貫設された複数のオリフィス（２０）を有する外周縁壁（１８）を備え、前記外周縁壁（１８）と前記シャフト（１４）との間に上部開口部（３９）と下部開口部（４１）とを備え、前記上部開口部（３９）と前記下部開口部（４１）との間に配置され且つ前記外周縁壁（１８）と前記シャフト（１４）との間に放射状に延在している放射状壁（１６）を備え、前記放射状壁（１６）には、上面（３５）、前記上面（３５）を内周部分（８１）と外周部分（８３）とに分割すべく配されたダム（３４）、下面（３７）、前記ダム（３４）の半径方向内側に配されて前記放射状壁（１６）に貫設された前記上面（３５）と前記下面（３７）とを連通する少なくとも１つの第１の流れ孔（３６）、及び、前記上面（３５）の前記内周部分（８１）と前記外周部分（８３）とを連通するように前記ダム（３４）に貫設された少なくとも１つの第２の流れ孔（９４）を備えており、前記上面（３５）の前記内周部分（８１）の上方に配置された融解した熱可塑性材料の供給源（７８）を備え、前記上面（３５）の前記内周部分（８１）に融解した熱可塑性材料が供給されて、前記回転可能なシャフトが回転することで、融解した熱可塑性材料が前記上面（３５）に沿って放射状に外側へと流れて、前記第１の流れ孔（３６）と前記第２の流れ孔（９４）とを通って、前記放射状壁（１６）の上下両方の前記オリフィス（２０）に流れることを特徴とする装置。７．前記外周縁壁（１８）は上側リップ（４３）と下側リップ（４５）とを備えており、前記各リップ（４３，４５）は回転可能なシャフト（１４）に向けて半径方向内向きに延在しており、前記放射状壁（１６）は前記上側リップ（４３）と前記下側リップ（４５）との間に配置されていることを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。８．前記外周縁壁（１８）は前記放射状壁（１６）の上下で対称になっていることを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。９．前記スピナー（１２）の前記下部開口部（４１）を実質的に覆うような着脱可能なシールド（４６）がさらに備えられていることを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。 10．前記シャフト（１４）の一端に取付けられたハブ（５４）をさらに備え、前記ハブ（５４）は肩部（５６）を有し、前記シールド（４６）には中心孔が貫設されており、前記ハブ（５４）は前記中心孔内に配されて、前記シールド（４６）は前記ハブ（５４）の前記肩部（５６）上に搭載されていることを特徴とする請求の範囲９に記載の装置。 11．前記シャフト（１４）の一端に取付けられたハブ（５４）をさらに備え、前記放射状壁（１６）は前記ハブ（５４）の溝（６０）内に取付けられていることを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。 12．前記シャフト（１４）の一端に取付けられたハブ（５４）をさらに備え、前記放射状壁（１６）には中心孔が貫設されており、前記ハブ（５４）は前記中心孔内に配されており、前記放射状壁（１６）は前記ハブ（５４）の溝（６０）に取付けられており、前記中心孔が前記ハブ（５４）から認識できるほどには拡張しないように防止している請求の範囲６に記載の装置。 13．前記放射状壁（１６）は前記中心孔を少なくとも部分的に形成する少なくとも１つのフランジ（５８）を備えており、前記フランジ（５８）は前記溝（６０）内へ延在していることを特徴とする請求の範囲１２に記載の装置。 14．前記供給源（７８）は前記上部開口部（３９）を通して前記放射状壁（１６）の前記内周部分（８１）上に融解した熱可塑性材料を供給することを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。 15．前記放射状壁（１６）は複数の第１の流れ孔（３６）と複数の第２の流れ孔（９４）とを備えており、前記複数の第１及び第２の流れ孔（３６，９４）のサイズと数とは、前記放射状壁（１６）の上下での前記オリフィス（２０）に流れる融解した熱可塑性材料の比率が５０／５０ではないことを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。 16．前記スピナー（１２）の外径は少なくとも約１２インチ（３０．５ｃｍ）であることを特徴とする請求の範囲６に記載の装置。