JPH10502045A - 二成分繊維を製造するためのスピンナ - Google Patents
二成分繊維を製造するためのスピンナInfo
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Abstract
(57)【要約】
二成分繊維を製造するための装置を提供し、この装置は、周壁を有するスピンナを含む。スピンナは二成分繊維を遠心形成するための、スピンナ周壁に位置したオリフィスを含み、スピンナは周壁の内部に円周方向に位置決めされたバッフルによって一連のほぼ垂直方向に整列した区画室に分割される。隣接した区画室が異なる熱可塑性材料を収容するように、第1及び第2溶融熱可塑性材料がスピンナに供給され且つ区画室の交互の一方の区画室に差し向けられる。、第2の溶融熱可塑性材料を区画室の残った区画室に差し向けるための分割器が設けられる。区画室の各々には、通路が位置し、それぞれの溶融熱可塑性材料はこの通路をとおってスピンナの周壁のオリフィスに流れる。隣接した区画室の通路は互いに且つオリフィスと連通して第1及び第2の溶融熱可塑性材料を合流させて二成分繊維にする。
Description
【発明の詳細な説明】
二成分繊維を製造するためのスピンナ
技術分野
本発明は、絶縁製品のような用途のために、ガラス繊維及び他の鉱物繊維のよ
うな繊維を熱可塑性材料から製造するための装置に関する。特に、本発明は異な
る熱可塑性材料組成を有する溶融熱可塑性材料の2つの流れから二成分繊維を遠
心形成するためのスピンナに関する。
背景技術
本発明は熱可塑性材料から二成分繊維を製造するための装置に関し、特に、ガ
ラス又は他の鉱物繊維もしくはポリマー繊維のような溶融熱可塑性材料の2つの
流れから二成分繊維を遠心成形するするためのスピンナ装置に関する。
ガラス又は他の熱可塑性材料の繊維は防音材又は断熱材を含む種々の応用に有
用である。ガラス繊維絶縁製品を製造するための普通の先行技術の方法は回転法
でガラス繊維を製造することを含む。単一の溶融ガラス組成物が普通スピンナと
して知られた遠心器の外壁に設けられたオリフィスから押し出され、主として短
い真っ直ぐなガラス繊維を製造する。
通常真っ直ぐな繊維である在来のガラス繊維の変形は正常がカール(螺旋)し
た繊維の使用である。これらの繊維は普通Aガラス流及びBガラス流と称せられ
る2つの異なるガラス流を合流させ、二ガラス流をカール(螺旋)繊維に遠心形
成することによって作ることができる。
スタレゴの米国特許第2,998,620号は二成分ガラス組成物のカール(螺
旋)ガラス繊維を開示している。スタレゴ特許は異なる熱膨張係数を有する2つ
のガラス組成物をスピンナのオリフィスに通すことによってステープルカール繊
維を製造することを開示している。ガラスは整列した一体関係の二ガラス流とし
て押し出され、繊維は冷却したときそれらの熱可塑性膨張係数の差により自然に
カールする。スタレゴ特許は1つの実施形態では、周囲に垂直バッフルによって
分離された垂直方向に整列した区画室を有するスピンナを開示し、交互の区画室
は異なるガラスを収容する。特許権者は、バッフルがスピンナの周壁と交差する
ところに、バッフルよりも幅広いオリフィスがあけられることを教えている。オ
リフィスはバッフルよりも幅広いから、オリフィスはバッフルの両側で垂直な区
画室の両方と連通しており、AガラスとBガラスの両方がオリフィスからスピン
ナを出て二ガラス流を形成する。
しかしながら、この技術には、二ガラス又は他の熱可塑性繊維を形成するため
に二溶融ガラス流の送出を改良する要望がある。
発明の開示
この要望は本発明によって満たされる。本発明では、一連のオリフィスがスピ
ンナの周壁に位置決めされ、異なる溶融熱可塑性材料が隣接した区画室からの通
路によってオリフィスに供給されて二成分繊維を形成する。この特許明細書の目
的のために、用語「ガラス繊維」及びガラス組成物」を使用する際には、「ガラ
ス」は岩石、スラグ及び玄武岩のようなガラス形態の材料並びに伝統的なガラス
を含むものである。熱可塑性材料及び熱可塑性繊維はガラス及び他の鉱物材料に
加えて、ポリエステル繊維及びポリプロピレン繊維のような、ポリマー材料から
の繊維を含む。
本発明の1つの観点によれば、二成分繊維を製造するための装置を提供し、こ
の装置は、周壁を有するスピンナを含む。スピンナは二成分繊維を遠心形成する
ための、スピンナ周壁に位置したオリフィスを含み、スピンナは周壁の内部に円
周方向に位置決めされたバッフルによって一連のほぼ垂直方向に整列した区画室
に分割される。
第1及び第2の溶融熱可塑性材料は適当な装置によってスピンナに供給される
。例えば、材料がガラスであれば、装置は2つの溶融ガラスを供給するのに溶解
炉及び前炉を含む。スピンナには、隣接した区画室が異なる熱可塑性材料を収容
するように、第1の溶融熱可塑性材料を区画室の交互の一方の区画室に差し向け
、第2の溶融熱可塑性材料を区画室の残った区画室に差し向けるための分割器が
設けられる。
区画室の各々には、通路が位置し、それぞれの溶融熱可塑性材料はこの通路を
とおってスピンナの周壁のオリフィスに流れる。隣接した区画室の通路は互いに
且つオリフィスと連通して第1及び第2の溶融熱可塑性材料を合流させて二成分
繊維にする。
好ましい形態では、隣接した区画室の隣接した通路はV形状かY形状のいずれ
かに互いに接合する。好ましくは、隣接した区画室のこれらの通路はスピンナの
周壁に対して垂直から約20°乃至45°の角度で収斂する。通路は区画室内に
溶融熱可塑性材料の溜まりを作るように寸法決めされる。隣接した区画室の通路
は2つの溶融熱可塑性材料の実質的に等しい割合がオリフィスに与えられるよう
に、好ましくは実質的に同じ直径及び長さのものである。しかしながら、通路の
直径及び長さは2つの溶融熱可塑性材料の割合を変えるように調整しうることは
理解すべきである。
スピンナの分割器はスピンナの周壁の中間に位置決めされたほぼ水平なフラン
ジを含む。分割器は好ましくは、ほぼ垂直な内壁を更に含み、内壁は、第1の溶
融熱可塑性材料を区画室の交互の一方の区画室へ流入させ且つ第2の溶融熱可塑
性材料を区画室の残った区画室に流入させるように間隔を隔てた一連のオリフィ
スを含む。
本発明の好ましい実施形態では、熱可塑性材料はガラスであり、スピンナは二
ガラス繊維に繊維化させるための2つの別々の溶融ガラス流を受け入れるように
なっている。
従って、本発明の特徴は、スピンナの周壁に位置決めされ、二成分繊維を形成
するために異なる溶融熱可塑性材料が隣接した区画室から通路によって供給され
る一連のオリフィスを提供することである。本発明のこの特徴及び他の特徴並び
に利点は以下の詳細な説明、添付図、及び添付の請求項から明らかになろう。
図面の簡単な説明
図1は本発明による二成分繊維を製造するための装置の概略立面図である。
図2は本発明の実施に用いられる繊維形成器/スピンナの断面図である。
図3は図2の3−3線におけるスピンナの一部の部分断面平面図である。
図4は図3の4−4線におけるスピンナの概略部分図である。
図5はスピンナのオリフィスのV穴形態の部分断面図である。
図6はスピンナのオリフィスのY穴形態の部分断面図である。
図7はA及びB成分のための分割器及び区画室を示すスピンナの内部から見た
斜視図である。
発明を実施するための形態
本発明を異形の二ガラス繊維を製造するための装置に関して説明するが、本発
明はカール(螺旋)繊維のような他の種類の二ガラス繊維ばかりでなくポリエス
テル又はポリプロピレンのような他の熱可塑性材料の二成分繊維をも製造するた
めの装置を含む。
異形ガラス繊維の絶縁製品は図1に示す如きロータリ繊維成形及びパック熱固
定法で製造される。2つの異なる溶融ガラス組成物(Aガラス及びBガラス)が
炉10及び前炉12のような適当なガラス源からロータリ紡糸機14に供給され
る。好ましくは、ガラスは異なる機械的特性を有し、従って冷えたとき、ガラス
は異形形態(真っ直ぐと対照的な)を呈する。かかる異なる機械的特性はたとえ
ば、異なる熱膨張係数、異なる融点、異なる粘度、又は異なる機械的強さである
。紡糸機で製造される異形ガラス繊維のような二ガラス繊維のベール18はコン
ベヤ上に、その下に位置した真空によってウールパック20として集められる。
繊維が紡糸機に隣接したブロワー22によって空気又はガスによりコンベヤ16
に下方に吹きつけられるとき、繊維は細繊され、冷え、そして異形を達成する。
ウールパック20は次いで約700°乃至1000°F(371°乃至593
℃)の熱固定温度のオーブン24の中に通される。熱固定温度は繊維形成工程か
ら熱の幾らかを保持するために繊維成形後繊維冷却工程を遅らせることによって
、或いは繊維を熱固定用オーブン24で再加熱することによって達成される。オ
ーブンの中を通っている間に、ウールパック20はトップコンベヤ26とボトム
コンベヤ28によって、そしてエッジガイド(図示せず)によって形が整えられ
る。オーブン24の中にある間に、ガラス繊維は均一な加熱を容易にするために
高温ガスの流れを受ける。ガラス繊維がコンベヤ26及び28で圧迫されている
とき、繊維には圧縮ばねのように応力が加えられる。熱固定温度を受けたとき、
繊維は応力を減じて緩み、、その結果、ウールパックはその所望形状を保持する
。10分までの時間後、ウールパックが絶縁製品30としてオーブン24を出る
。
熱固定は本発明の随意の点であることを理解すべきである。変形例として、ウ
ールパックをシェルホーン等の米国特許第5,277,955号によって教示さ
れた如き外部プラスチック層で包囲するのがよく、この特許の開示をここに援用
する。更に、ウールパックはステッチング、ニードリング又はハイドロー絡み合
いを含む他の製造技術を受けてもよい。
図2を参照すると、スピンナ60はスピンナ周壁64及びスピンナ底壁62を
有する。スピンナは周知のようにスピンドル66で回転される。スピンナの回転
は溶融ガラスをスピンナ周壁64のオリフィスの中に遠心させて一次繊維68を
形成する。一次繊維68は環状バーナ70の熱によって柔らかい細繊可能状態に
維持される。スピンナ60の内部に熱を与えるのに内部バーナ(図示せず)を使
用してもよい。環状ブロワー72が、通路74を通る誘導空気を使用して、一次
繊維を引っ張って一次繊維をさらに細繊してウール絶縁材料に使用するの適した
デュアルガラス繊維76にするように位置決めされる。次いで、二ガラス異形ガ
ラス繊維はコンベヤ上に図1に示すにように集められてウールパックに形成され
る。
スピンナ60の内部には溶融ガラスの2つの別々の流れが供給され、第1の流
れ78はガラスAを含み、第2の流れ80はガラスBを含む。流れ78のガラス
はスピンナ底壁62の上に直接落ち、遠心力によりスピンナ周壁64に向かって
外方に流れて図示のようにガラスAのヘッドを形成する。溶融ガラスの流れ80
のガラスBは流れ78よりもスピンナ周壁64に近く位置決めされ、流れ80の
ガラスBは、該ガラスがスピンナ底壁に達する前に水平フランジ82によって遮
られる。かくして、ガラスBの溜まり即ちヘッドが図示したように水平フランジ
82の上に形成される。
図3及び7に最も良く示されているように、スピンナ60は、ほぼ円周であり
、スピンナ周壁64から半径方向内方に位置決めされた垂直内壁84を備える。
スピンナ周壁64と垂直内壁84との間に位置決めされた一連の垂直バッフル8
6がその空間を一連のほぼ垂直に整列した区画室88に分割し、区画室はスピン
ナ周壁64の実質的に高さ全体に延びる。交互の区画室が、内壁84のスロット
89を通して区画室88にそれぞれ流入するガラスA及びガラスBを収容する。
水平フランジ82、垂直内壁84及びバッフル86は一緒になって、ガラスA及
びBを交互の隣接した区画室に差し向けるための分割器を構成し、従って1つ置
きの区画室はガラスAを収容し、残りの区画室はガラスBを収容する。
スピンナの周壁64にはオリフィス90が設けられ、オリフィス90は垂直バ
ッフル86の半径方向外方縁に隣接して且つその縁とほぼ整列して位置決めされ
る。図4及び7で分かるように、一連の通路92及び93が区画室88の各々に
設けられ、この中を溶融熱可塑性材料が流れる。好ましくは、これらの通路はバ
ッフル86の両側に隣接して位置し、互いに連通し且つ外面又は周壁64のオリ
フィス90と連通するように斜めにされている。
図示したように、通路92及び93はほぼ垂直に整列され、隣接した区画室8
8内のA及びBガラス成分に等しい流れ長さを与えるように寸法決めされるのが
好ましい。これは、A及びB成分が並んだ関係をなしてオリフィス90を出ると
き、各繊維がほぼ等しい量のA及びBガラスになるようにする。等しくない量の
A及びBガラスが望まれるならば、通路92及び93は二成分繊維の等しくない
割合にする等しくない流量をもたらすように寸法決めされる。このような結果は
ある場合には望ましいかもしれない。加えて、各区画室の通路は、形成されたデ
ュアル成分繊維中のA及びBガラスの割合を変化させるように寸法が変化しても
よい。
典型的には、通路92及び93は約0.010乃至約0.040インチ(0.2
5乃至約1.0mm)の範囲、好ましくは約0.015乃至約0.025インチ(0.
38乃至約0.63mm)の範囲の直径を有する。成形される通路の数はスピンナ
の周壁の高さによる。通路の数及び寸法並びに区画室88への溶融ガラスの流量
は各区画室の通路を覆う溶融ガラスの「ヘッド」を生じさせるように選択される
。
オリフィス90及び通路92、93は、レーザ穴あけ、電気放電ミーリング(
EDM)又は電子ビーム穴あけのようないくつかの周知の穴あけ技術のいずれか
によってスピンナの周壁にあけられるのがよい。図5及び6に最もよく示すよう
に、通路92及び93は好ましくはスピンナ壁に対して垂直から約20°乃至約
45°の角度にあけられる。選択された角度に応じて、通路92及び93は図5
に示すようにV形状を形成してもよいし、或いは図6に示すようにY形状を形成
してもよい。
ある代表的な実施形態及び詳細を本発明を示す目的で示したけれども、添付の
特許請求の範囲の請求項に記載された発明の範囲から逸脱することなく、ここに
開示した方法及び装置に種々の変更をなすことができることは当業者にはあきら
かであろう。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1996年4月1日
【補正内容】
請求の範囲
1.(a)内面及び外面をもった周壁(64)を有し、二成分繊維(76)を遠
心形成するための、スピンナ周壁の外面に位置したオリフィス(90)を含むス
ピンナ(60)、前記スピンナは前記周壁の内部に位置決めされたバッフル(8
6)によって一連の区画室(88)に分割され、
(b)第1及び第2の溶融熱可塑性材料を前記スピンナ(60)に供給する
ための装置(10、12)、
(c)第1の溶融熱可塑性材料を区画室(88)の交互の一方の区画室に差
し向け、第2の溶融熱可塑性材料を区画室(88)の残った区画室に差し向ける
ための分割器(82、84)、
(d)前記区画室(88)から前記周壁(64)を貫いて延び、前記オリフ
ィス(90)と連通する通路(92、93)、を含み、前記溶融熱可塑性材料が
該通路を通って前記スピンナ(60)の前記周壁の外面の前記オリフィスに流れ
、前記隣接した通路の対は互いに斜めにされて互いに且つ前記オリフィスと連通
する、二成分繊維の製造装置。
2.前記第1及び第2の溶融熱可塑性材料は第1及び第2の溶融ガラス(78、
80)からなる、請求項1に記載の装置。
3.隣接した区画室から延びる隣接した通路(92、93)はV形状に互いに接
合している、請求項1又は2に記載の装置。
4.隣接した区画室から延びる隣接した通路(92、93)はY形状に互いに接
合している、請求項1又は2に記載の装置。
5.隣接した区画室から延びる隣接した通路(92、93)は約20°乃至45
°の角度で収斂する、請求項1又は2に記載の装置。
6.前記通路(92、93)は約0.010(0.25mm)乃至約0.040イン
チ(約1.016mm)の直径を有する、請求項1又は2に記載の装置。
7.前記通路(92、93)は区画室(88)内に溶融熱可塑性材料の溜まりを
作るように寸法決めされる、請求項1又は2に記載の装置。
8.前記隣接した区画室から延びる前記通路(92、93)は実質的に同じ直径
及び長さのものである、請求項1又は2に記載の装置。
9.前記分割器(82、84)はスピンナの周壁(64)の中間に位置決めされ
たほぼ水平なフランジ(82)を含む、請求項1、2、3、又は4に記載の装置
。
10.前記分割器(82、84)はほぼ垂直な内壁(84)を更に含み、内壁は、
第1の溶融熱可塑性材料を区画室(88)の交互の一方の区画室へ流入させ且つ
第2の溶融熱可塑性材料を区画室(88)の残った区画室に流入させるように間
隔を隔てた一連のオリフィス(89)を含む、請求項9に記載の装置。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,C
Z,EE,FI,GE,HU,IS,JP,KG,KP
,KR,KZ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,
MN,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,S
I,SK,TJ,TM,TT,UA,UZ,VN
(72)発明者 ハウプト ロナルド エイ
アメリカ合衆国 オハイオ州 43055 ニ
ューアーク ジェファーソン ロード
148
(72)発明者 ローソン リチャード ディー
アメリカ合衆国 オハイオ州 43055 ニ
ューアーク ノースイースト シャロン
ヴァリー ロード 3125
(72)発明者 ヒンゼ ジェイ ダブリュー
アメリカ合衆国 オハイオ州 43055 ニ
ューアーク ハウエル ドライヴ 1231
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.(a)周壁を有し、二成分繊維を遠心形成するための、スピンナ周壁に位置 したオリフィスを含むスピンナ、 (b)第1及び第2の溶融熱可塑性材料を前記スピンナに供給するための装 置、 (c)隣接した区画室が異なる熱可塑性材料を収容するように、第1の溶融 熱可塑性材料を区画室の交互の一方の区画室に差し向け、第2の溶融熱可塑性材 料を区画室の残った区画室に差し向けるための分割器、 (d)前記区画室の各々の通路、を含み、前記溶融熱可塑性材料が該通路を 通って前記スピンナの前記オリフィスに流れ、前記隣接した区画室の前記通路は 互いに且つ前記オリフィスと連通している、二成分繊維の製造装置。 2.隣接した区画室の隣接した通路はV形状に互いに接合している、請求項1に 記載の装置。 3.隣接した区画室の隣接した通路はY形状に互いに接合している、請求項1に 記載の装置。 4.隣接した区画室の隣接した通路はスピンナの周壁に対して垂直から約20° 乃至45°の角度で収斂する、請求項1に記載の装置。 5.前記通路は約0.010乃至約0.040インチ(0.25乃至約1.0mm)の 直径を有する、請求項1に記載の装置。 6.前記通路は区画室内に溶融熱可塑性材料の溜まりを作るように寸法決めされ る、請求項1に記載の装置。 7.前記隣接した区画室の前記通路は実質的に同じ直径及び長さのものである、 請求項1に記載の装置。 8.前記分割器はスピンナの周壁の中間に位置決めされたほぼ水平なフランジを 含む、請求項1に記載の装置。 9.前記分割器はほぼ垂直な内壁を更に含み、内壁は、第1の溶融熱可塑性材料 を区画室の交互の一方の区画室へ流入させ且つ第2の溶融熱可塑性材料を区画室 の残った区画室に流入させるように間隔を隔てた一連のオリフィスを含む、 請求項1に記載の装置。 10.(a)周壁を有し、二成分繊維を遠心形成するための、スピンナ周壁に位置 したオリフィスを含むスピンナ、前記スピンナが前記周壁の内部に円周方向に位 置決めされたバッフルによって一連の垂直方向に整列した区画室に分割され、 (b)第1及び第2の溶融熱可塑性材料を前記スピンナに供給するための装 置、 (c)隣接した区画室が異なる熱可塑性材料を収容するように、第1の溶融 熱可塑性材料を区画室の交互の一方の区画室に差し向け、第2の溶融熱可塑性材 料を区画室の残った区画室に差し向けるための分割器、 (d)前記区画室の各々の通路、を含み、前記溶融熱可塑性材料が該通路を 通って前記スピンナの前記オリフィスに流れ、前記隣接した区画室の前記通路は 互いに且つ前記オリフィスと連通している、二成分繊維の製造装置。 11.隣接した区画室の隣接した通路はV形状に互いに接合している、請求項10 に記載の装置。 12.隣接した区画室の隣接した通路はY形状に互いに接合している、請求項10 に記載の装置。 13.隣接した区画室の隣接した通路はスピンナの周壁に対して垂直から約20° 乃至45°の角度で収斂する、請求項1に記載の装置。 14.前記通路は約0.010乃至約0.040インチ(0.25乃至約1.0mm)の 直径を有する、請求項10に記載の装置。 15.前記通路は区画室内に溶融熱可塑性材料の溜まりを作るように寸法決めされ る、請求項10に記載の装置。 16.前記隣接した区画室の前記通路は実質的に同じ直径及び長さのものである、 請求項10に記載の装置。 17.前記分割器はスピンナの周壁の中間に位置決めされたほぼ水平なフランジを 含む、請求項10に記載の装置。 18.前記分割器はほぼ垂直な内壁を更に含み、内壁は、第1の溶融熱可塑性材料 を区画室の交互の一方の区画室へ流入させ且つ第2の溶融熱可塑性材料を区画室 の残った区画室に流入させるように間隔を隔てた一連のオリフィスを含む、 請求項10に記載の装置。 19.(a)周壁を有し、二成分繊維を遠心形成するための、スピンナ周壁に位置 したオリフィスを含むスピンナ、前記スピンナが前記周壁の内部に円周方向に位 置決めされたバッフルによって一連の垂直方向に整列した区画室に分割され、 (b)第1及び第2の溶融熱可塑性材料を前記スピンナに供給するための装 置、 (c)隣接した区画室が異なる熱可塑性材料を収容するように、第1の溶融 熱可塑性材料を区画室の交互の一方の区画室に差し向け、第2の溶融熱可塑性材 料を区画室の残った区画室に差し向けるための分割器、前記分割器がスピンナの 周壁の中間に位置決めされたほぼ水平フランジを含み、 (d)前記区画室の各々の通路、を含み、前記溶融熱可塑性材料が該通路を 通って前記スピンナの前記オリフィスに流れ、前記隣接した区画室の前記通路は 互いに且つ前記オリフィスと連通しており、隣接した区画室の隣接した通路がV 又はY形状に互いに接合している、二ガラス繊維の製造装置。
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