JPS5888136A - 繊維の製造方法 - Google Patents

繊維の製造方法

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JPS5888136A
JPS5888136A JP57194796A JP19479682A JPS5888136A JP S5888136 A JPS5888136 A JP S5888136A JP 57194796 A JP57194796 A JP 57194796A JP 19479682 A JP19479682 A JP 19479682A JP S5888136 A JPS5888136 A JP S5888136A
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エトガルト・ムツシエルクナウツ
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/06Manufacture of glass fibres or filaments by blasting or blowing molten glass, e.g. for making staple fibres

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  • Moulds, Cores, Or Mandrels (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、紡糸溶液又は紡糸溶融物の流れを、溶拳物流
に実質的に平行に、高速で流れるガス流によって固化さ
せるという送風延伸(6jaatdrawi*す)によ
って繊維を製造する方法に関する。該流れは重力及び更
なる圧力の影響下に1溶融物又は紡糸溶液を供給する溶
#S釡の底部に配置され九出口開口から流出する。この
方法はずっと以前累※1922年項に、鉱物ウールの製
造に対してII案されたものである(独国特許第42亀
554号)。
送風延伸法は、特に鉱物ウールの製造に対して、繊維が
遠心力によって得られる方法とくべて、鉱物溶融物流と
接触する機械的駆動部分を用いる必畳がないという利点
を有する。送風延伸法において、罐織O製造は空気、水
蒸気又は他のガスを用いて純気体力字的に達成される。
現在、特に鉱物ウールの製造において、延伸ノズルの耐
用寿命は比較的短かいことがわかっている。延伸ノズル
の内壁にはひどく腐食し且つ凹んだ場所がしばしば蒙察
され、この領域が延伸ガス流に悪影響を及ぼす、延伸ノ
ズルの内壁の腐食はき起こされ、結果としてフィラメン
ト自体も損傷を受けると推定される。
従って本発明の目的は、内壁が上述の種類の腐食/摩耗
を受けない延伸ノズルを提供することである。
本発明の他の目的は、より良い繊維を製造しつる方法を
提供することである。
本発明社、1医フイラメ/トを、こ(01医フイ*ラメ
ントに実質的に平行に流れる延伸ガス流によって延伸ノ
ズル中を通過させて繊維に変形し且つ延伸するという送
PjL延伸法によって繊維を製造する際に、フィラメン
トの長さの少くとも1部に亘り、延伸ガス流が延伸ノズ
ル内で流れの方鯨において、延伸ガス流と筒々同一の流
速を有する平行な境界ガス流によって包囲されている該
iIR錨のということは本発明にとって1に要である。
公知の延伸ノズル(参照、例えば独国特許公報第1,0
67、8 ? 2号)において、延伸ガス流を駆動嘔ゼ
る丸めの圧力勾配を発生するのに用いるパワー・シェツ
トは延伸だス流に実質的に平行に広がりかつこれを包囲
する。しかしながら、ノ!ワー・シェツトは延伸ガス流
よりもかなり高速である。この横のノズルにおいて、パ
ワージェットの近傍に入る溶融物フィラメントはそれに
乗り、ノ譬ワー・シェツト中へ延伸され、結果として溶
融物フィラメントをノズルの内壁に対して投げつけると
いうある種のむち紐効果(whipLaaん −ffg
etlをt九らす。
本発明による方法は、鉱物ウール繊維、特にロック・ウ
ール繊維の製造に峙に有利である。その理由は、この場
合には公知の方法に付随する欠点が延伸ノズルの急速な
破損に通じるからである。
延伸ノズルの耐用寿命は、本発明の場合、鉱物ウールの
製造においてかなり延長される。得られる更なる利点、
即ち得られる繊維がその直径及び長さにおいてより均一
であり、且つ延伸すべきフィラメントと延伸ノズル壁と
の間の接触がかなり回避されるから繊維とならない物質
(ビーズ)の/#−セントが減ぜられるという利点も、
繊維の他の物質からの製造、例えば繊維の溶液、分散液
、rル、重合体溶融物などからの製造において得られる
。それ故に、本発明は一般に液体系の繊維への転換に関
するけれど、例示の目的で、特に鉱物溶融物からの繊維
の製造に関して以下の記述を行なう。しかしながら、こ
nは本発明を鉱物溶融物に限定することを意図しない。
次に、添付する図面を#照して本発明を例示する: 第1図は本発明の方法を行なうための装置の簡単な具体
例の断面図である; 第2図は第1図に示した装置の、部分的に断面図で示し
た、縦方向の立面図である; 第3図は、この場合には平行な境界ガス流が再循環され
る第11mに例示した種類の装置を示す;第4図は、本
発明省の過去に未発表の提案に相当する鉱物繊維の製造
に対して特に好適な延伸ノズルの、本発明による改変を
示す; 第s5!Iは平行な境界ガス流が再循環される他の具体
例を示す; $6図は細部Aに関して改変し丸部5図に例示する具体
例を示す: 第7図はvJ4及び5図に例示し九具体例よりも好適な
本発明の具体例を示す; 第8図は第7図における細5Hの改変を示す:第9図は
本発明の特に好適な具体例を示す;及び 第10図は$9図に示した延伸ノズルの平面図である。
第1及び2園は、繊維に転換すべき鉱物溶融物又は液体
11を供給する細長く広がったルツ&1を示す、ルツぎ
1の底部には、1次フィラメント13が流出する孔の利
で配置された複数の突起12が存在する。1次フイラメ
7ト13はルツ〆の下に配置された延伸ノズルに入る。
この延伸ノズルはノズル入口部分2及びフィラメントが
延伸される部分3からなる。ノズル入口部分2は1次フ
ィラメント13が入るスロット状のノズル入口開口21
を含む。延伸ノズルに亘る圧力勾配ΔP===(PI−
PIの影響のもとで、入口fIt22が1次フィラメン
ト13の表面に垂直に向い友圧力勾配を有して形成され
、1次フィラメント13t−分sJ−る。入口流22は
延伸ノズル内において延伸がス流として連続し、延伸ノ
ズルの入口開口21で分裂した1次フィラメントを延伸
する。
本発明によれば、延伸ガスfi31は、速度が4伸ガス
流31の速度に高々等しくなければならない平行な境界
ガス流32によって両側が制限されている。平行な境界
ガス流32を形成しうるために、延伸ノズルの入口部分
2と延伸部分3との間にダクト33を配置し、ガスを、
存在する圧力勾配の影醤下にこのダクトから送入する。
延伸ガス流を形成するガスの量、従って平行な境界ガス
流32の帽速はスライド・パルプ4で制御することがで
きる。
平行な境界ガス流が延伸ガス流と接触するようになる1
6点での該平行な境界がス浦の流速は、好ましくは延伸
ガス流の平均波速の50〜99%、更に好ましくは60
〜80%に相当すべきである。
ここに例示される具体例において、圧力勾配(PI−P
2)d、ルツダlの9関が延伸ノズル下の繊維堆積域(
図示してない)の空間から分離され、延伸ノズル自体が
唯一のがス通流路であるという事実のお鴎で維持される
111図に示すように、細いガス流31及び平行な境界
流32を駆動するための圧力差(Pl−P2)は、静圧
差によって生じゼしめることができる。こめ場合、ルツ
f1、ノズル人口21及びダクト33の開口は過圧域に
めりてよく、ノズルの出口の圧力P2は実質的に大気圧
である。圧力室に配置されたこの種の広本がりをもつル
ッlは例えば独国特杵第8031!5号、第88&80
0号及び第94a739号から会矧である。
圧縮空気又は水蒸気は例えばブロー媒体として使用する
ことができる。高温のブロー媒体又は還元性の燃焼ガス
を10−媒体としていることも過当である。その場合、
還元性の燃焼ガスは、強国特許第807.131号に従
い、燃料及び空気の圧力室への供給によって裏道できる
。例えば、繊維を作る物質例えば金属溶融物が空気中に
存在する酸素での酸化に敏感である場合には、そのよう
な還元性の燃焼ガスを用いることが得策である。一方特
に不活性ガスをブロー媒体として川−る場合には、ルツ
〆lの周囲、即ちPlを常圧に維持し、減圧P!をノズ
ル出口下で生じゼしめるCとt得策である。その場合に
は、ノズル下の空間を密閉し、減圧域から得られる繊維
をロック(Locks )を通して取り出すことが必要
である。このような方法は、例えば強国特許第420へ
1507号に記述されている。
平行な境界ガス流32は延伸ノズルの延伸部分な境界が
ス流の各々がノズル断面の凡そ10〜30%を占有する
ことが最良である。このような寸法は、延伸ガス流と平
行な境界ガス流との間の最初の接触点における帽れの断
面を適当に設計することによって最良に達成することが
できる。このようなガス流間の、轡に延伸ノズルの長さ
に亘る幾何的境界は実際上達成するのが困難である、こ
のために、ノズル中を進むにつれて延伸ガス流31を形
成する入口ガス流22の、平行な境界ガス流32に対す
る容量流れ比を1相因子として取ることが便宜的である
。平行な境界ガス流の容量流量は、好ましくは入口流の
容量流量の10〜80%、更に好ましくは約20〜60
%に相当する。
平行な境界ガス流32を形成するガス容量は、このガス
容量が繊維を作る物質の延伸に[接関与することなしに
、圧力fi(PI −P2 )によって更に駆動されな
ければならない。従って、平行な境界ガス流を再循環し
、この結果平行な境界ガス流の流れエネルギーを得るこ
とは、第1及び2図に例示した方法と比べて好適である
このような配置は第3図に例示されている。第3図は、
第1及び2図と同様の広がりをtつ九ルツf1を含むス
ロット状の細長い延伸ノズルを通る断面である。延伸部
分3において、室3sは延伸ガス流31の両側に形成さ
れ、定常的4jII増流36が延伸ガス流31の影響の
もとでそこに形成される、平行な境界ガス流3鵞゛ば□
、延伸シ、ス流31と接触する環状流36の部分によっ
て形成される。
平行な境界ガス流の尋人により延伸ガス流の周囲での接
触を避けるという本発明の本質は、公知の送風延伸法と
組合せることができる。特に、延伸ガス流の速度は、適
当な、4伸効果が達成されるという鳩嫌条件下に自由に
選択することができる。延伸ガス諸の速度は、好ましく
は音速付近の亜音速範囲で、或いは超音速範囲であって
よい。
唯一の必要条件は、延伸ガス流及び平行な境界流の速度
の比が本発明に促って選択されるべきであるといり−こ
とである。
不活性なガス及び/又は熱燃焼ガスt−繊維の製造に用
いることが必要でない場合、静圧の勾配(PI−P2)
はそれを含む樽造的難点のために使用されないであろう
。その場合、ノぐワー・ジェットにより動絢的圧力勾配
を生じさせるのが最善である。延伸ガス流をパワー・ジ
ェットを用いて駆動させる送風延伸法は、例えば独国特
許公@第LO5&146号から公知である。
特に鉱物ウール線維の製造に対して特に好適な送風延伸
法は、独国特許願第3016114号に記述されている
方法、即ち線維製造工程が3つの明白に定義される別々
の段階、即ち a)  を次溶融物流を、ラパル(Lαναよ)ノズル
の入口流中において複数の個々の2次フィラメントに分
裂させ、 b) 8次フィラメントを必要とされる繊維直径まで延
伸させ、これを実質的に中断してない、実質的に乱流の
ない、好ましくは僅かに加速された超音速延伸ガス流中
で固化させ、及び O) 延伸ガス流の速vjLを、最初にある地点で生じ
せしめられる圧縮衝撃により及び次いで亜音速拡散装置
で減する、 という3段階で起こるという方法である。
繊維の製造における各工程の明確な分離及びその最適化
は、均一な厚さ及び長さの鉱物ウール繊維ス流が平行な
境界ガス流に包含されるという事実によって、独国特許
願第3016114号の方法が更に改曳される、。
鉱物ウールlIl雑の製造に対して好適に使用されるこ
の方法の具体例は第4図に示ぎれる。@4図は延伸の平
面に垂直に延びる溶融物11を含む広がったルツゲlを
示す。ルツlの底部には突起12があり、それから−列
に並んだ複数の溶融物流13が流出する。ルツlの下に
は、複数の入口開口21を、ノズル突起lz下に一列に
配列されたう/ぐルのノズルの形で含んでなる入口ノズ
ル板2が存在する。
個々の溶融物流13を、できる限り2次溶融物フィラメ
ントに分裂ぜしめうるために、入口ノズル81への入口
の外囲は、好ましくは最高の圧力勾配が入口流22にお
いて生じるように、独国籍許鵬第3016114号の教
示に従って設計される6次いで入口開口への入口は収れ
んし、この人sO%、好ましくは32%間に広がる。本
発明によれば、各溶融物流13に対しは回転対称の各開
口が好適である。
ブロー媒体(好ましくは大気空気)は、入口開口の直径
が最も狭い地点において音速に達すべきである。更に入
口ノズル21におけるブロー媒体の速度を増加させるた
めに、収れんする入口部分に次いで放散するラベル部分
が存在する。放散部分の外囲は、公知の流体則に従い、
ノズルi!lの出口端におけるブロー媒体の速度が約3
60〜SOO鶴/書に相当するように設計されている。
入口ノズルに隣る延伸部分3は流れ方向において40〜
100mの長さを有する。必要とされる鉱物繊維の長さ
と直径は延伸部分の長さによって制御することができる
。非常に長い延伸部分を用いれば、物に長くて細い鉱物
繊維が得れる。この延伸部分は横の境界表面3丁で制限
される。これは−列に配列され且つ延伸の平面に垂直に
延びる入口ノズル21のすべてに共通なダクトを形成す
る。境界表面3丁は好ましくは流れ方向において僅かに
放散しているべきである。境界表面37間の角度は好ま
しくは1−10”であり、更に好ましくは約4@に相当
する。この延伸ダクトの放散は、延伸ガス流31及び平
行な境界ガス流32を更に僅かに加速する。
ガスは入口ノズル板下に配列されたダクト33中を横方
向に流れ、向きを変えた後平行な境界ガス流を形成する
平行な境界がス流32を形成するガスも大気空気であっ
てよい、平行な境界ガス流は延伸ガス流と実質的に同一
の速度又はそれより僅かに覆い速度を有していて、平行
な境界ガス流32及び延伸ガス流31間の摩擦及び2つ
のガス流の混合を重小にするべきであるということが1
要である。更に両ガス流は有利には実質的に同一の温度
である。
繊維を製造する系が、例えは狭い粘度範囲を有する金属
溶融物又は高溶融酸化物を用いる場合のように特に敏感
である場合にけ、平行°な境界ガス流を形成させるため
に、比較的低密度及び低粘度のガスを用いることが得策
である。
延伸ガス流31及び平行な境界ガス流32を駆動させる
のに必要とされる圧力勾配は、パワー・ジェット43に
よって発生せしめられる。/タワー・Vエツト43は圧
カガス尋″fI41から、好ましくはラパル・ノズル4
2を通して発生する。
ノ譬ワー・ジェット43H1好ましくは混合域44内の
一定の圧力下に延伸ガスflt31及び平行な境界ガス
流3鵞と混合される。
圧力ガス導管における圧力は、好ましくは6〜lOパー
ルの範囲である。パワー・ガス・ジェット43の速度は
好ましくは450〜600惰/#に相当する。用いる圧
力ガスは、圧縮し九9気、水蒸気又は燃焼ガスであって
よい。好ましくは圧縮空気を使用する。
ガス流31中において分散した繊維は、混合域44に達
し九とき、必要な直径まで細くなり、固化しているべき
である。混合域44のすぐ下には、一定の断面を有する
延伸ノズル部分51が存在する。これに続いて亜音速拡
散機52が存在する。
一定の断面の領域において、圧縮衝撃での圧力変換によ
り超音速は亜音速にまで減ぜられる。次いでガス速度は
亜音速拡散機52中で更に減ぜられる。第5図は第4因
に例示し九装置の改変を示す。
即ち平行な境界ガス流は第3図に示すように、延伸ガス
流31に平行に走る循環fi3gの部分により形成され
る。簡略化された横蒙図において、入口開口!1.!1
’及び21’は円筒状の通流孔の形で示されている。入
口ノズルは好ましくはうdルノズル形である。この場合
には、1次溶融物フィラメントを、入口流中においてで
きる限り多くの2次溶融物フィラメントへ分−さぜるこ
とがWtLい、同様に、/タワー・ジェットノズル42
は円筒状の通流孔の形をしている。隔ガス速度が必要な
場合には、/#ワー・iエツトノズル42%1好ましく
はラバルノズルからなる。
1つの好適な具体例におりて、補助的ノ々ワー・ジェッ
トノズル39は儂壌流36を駆動するためにも配置され
る。これは細部Aの例示に限定され丸部6図にボしであ
る。
tsT図に示す本発明による延伸ノズルの具体例は、循
虐流36を安定化するための中心要素3丁を含んでなる
。延伸ノズルの中心平面に向って面する中心要素3丁の
表面は、好ましくは平らであり、第411の記述ですで
に示したよりに僅かに放ワー・ジェットノズル39が配
置されていてもよい。
第9図は、本発明の特に好適な具体例を示す1゜この場
合、パワー・ジェット43に対する圧力ガスは、中心要
素37の内部に配置された圧力ガス導管41中へ供給さ
れる。この配置において、熱は溶融物フィラメントの冷
却によって加熱された平行なガス流からノぐワー・ジェ
ットガスに伝導させるξとができ、従って鉱物溶融物に
含まれる熱のいくらかが回収される。
第9図%、  (い違い式211列形の溶融物流出開口
12及び12′の好適な配置を示す、入口開口!l及び
21’%、対応して2][列形で配置される。第10図
は、入口開口21及び21’の配置を示す入口ノズル板
2の平面図である。
延伸ノズルの上部において平行な境界ガス流32を制限
する表面38闇の平均間隔は、好ましくはラー譬ルノズ
ル形の入口開口21の出口j[僅の約1.5〜25倍に
相当する。
次の実施例は本発明の方法を例示する。
実施例 第5図に示す種類の延伸ノズルを使用した。しかしなが
ら、円筒状の入口孔21の代りにラバルノスルを配置し
喪。このラパルノズルは4−の最小断面を有し友。ラバ
ルノズルの収れんする入口部分の外囲は1.1!−の曲
率半径を有した。最も狭い断面の点に隣るノズルのう/
譬ル部分は直径也6−に広くなってい友、入口ノズル板
8はう/々ルノズルの長さに相当して厚さが19g+で
あつ九。
入口ノズル21に隣る延伸部分3は、開口断面30gま
で広くなった。最も広い開口断面は入口ノズル板の下2
0amに存在し九。延伸ノズルの、Aツージェットノズ
ル42の入口板に至る全長は65amに相当した。この
地点において、延伸ノズルの開口断面は巾91を膚した
。直径1.7−を肩tする88個の/Iクワ−ェット孔
42は開口した延伸ノズル断面のいずれかの側に開口し
ていた。圧縮衝撃が作られる地点51において、流路の
巾は8鑓に相当した。この流路の地点に続いて、開口角
WIL7@を有する亜音速拡散機52が存在した。
溶融物ルツ11は、間隔5鑓で互に隔離されている各直
径L5−の出口開口12を下部に88個有した。対応し
て延伸ノズルは88個の入口ノズル21を含んだ。
ルツヴは1350℃の温度において、ダイア/セス(d
iabaa ) (玄武岩)sovIi量%及び石灰1
0%の鉱物溶融物を含有した。この鉱物f#−物は各突
起から30g/分で流出した。
圧カフ、5パールの圧縮空気を、室温下に圧縮空気導管
41に供給した。圧縮空気’&@11/aを、各パワー
ジェットノズル42を通して混合域44中へ注入した。
このように延伸ノズル中に形成される圧力勾配の影響下
に、入口流は入口ノズル21上に形成された。大気空気
3y/8が各入口ノズル21中に流入した。
流入する 大気空気の加熱による314〜325s/sの限界速度
又はラパル速度は、入口ノズル21の最も狭い断面で起
こった。入口ノズルの端における圧力はα3パールに相
当した。地点51での圧a+*撃の像で、圧力はα7/
々−ルに相当し、亜音速拡散機の終端で1パールに上昇
した。
この結果、直径&8μ禽及び平均長40amの繊維を得
た。得られたフリース(flames )は単位重量3
0ゆ/−に対してα0371Sv/惰にの熱伝導率λを
有した。直径が0.2鱈より大きいビーズの含嚢は2%
に相当するにすぎなかった。
上述の明細書及び実施例は例示であり、本発明を限定す
るものでなく、本発明の精神及び範囲内の他の具体例は
同業者にとって想起されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を行なうための装置の簡単な具体
例の断面図である; 第2図は第1図に示し九装置の、部分的に断面図で示し
喪、縦方向の立面図である; 第3図は、この場合には平行な境界ガス流が再循環され
る第1図に例示し九種類の装置を示す;第4図は、本発
明省の過去に未発表の提案に相当する鉱物繊維の裏道に
対して特に好適な延伸ノズルの、本発明による改変を示
す; 第5図は平行な境界ガス流が再循環される他の具体例を
示す; 第6図は細部Aに関して改変した第5図に例示する具体
例を示す; 第7図は第4及び5図に例示した具体例よりも好適な本
発明の具体例を示す; 第8図は@7図における細部Bの改変を示す;第9図は
本発明の特に好適な具体例を示す;及び 第10図は第9因に示し九延伸ノズルの平面図である。 特許出願人    バイエル・アクチェンrゼルシャフ
トFIG、2 2 FIG、3 FIG、7     FIG、8 FIG、9 FIG、 10

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L1次フィラメントを液体流から製造し、この1次フイ
    ラメ/トに実質的に平行に流れる延伸がス流によってこ
    れを繊維に変形し且つ延伸ノズル中を通して延伸すると
    いう送風延伸で繊維を製造する際に、延伸ガス流を、そ
    の長さの少くとも一部に亘り及び流れ方向で延伸ノズル
    内において、延伸ガス流と高々同一の流速を有する平行
    な境界ガス流によって包囲することを含んでなる送風延
    伸による繊維の製造方法。 2 平行な境界ガス流の流速が延伸ガス流の速硬の約5
    o−ss%に相当する%US求の範囲第1JJ記載の方
    法。 1 平行な境界ガス流の容Il流量が入口流の各量流量
    の約10〜80%に相当する特許請求の範囲第1項記載
    の方法。 也 延伸ガス流及び平行な境界ガス流が延伸ノズル中に
    おいてパワージェットによって発生せしめられ九圧力勾
    配により駆動される特許請求の範囲第1項記載の方法。 賑 平行な境界ガス流が、延伸ガス流と接触する延伸ガ
    ス流の両側に形成される循環流の部分によって形成され
    る%fftm求の範囲第1fj記載の方法。 徴 循環流が補助的なパワージェットによって駆動され
    る特許請求の範囲第1項記載の方法。 監 延伸ガス流が約360〜500惰/8の速が入口流
    の容量流量の約20〜60%に相当し、延伸ガス流及び
    平行な境界ガス流が延伸ノズル中においてパワーシェツ
    トによって発生せしめられ九圧力勾配により駆動される
    特許請求の範囲第6項記載の方法。 延伸通路を制限する平行な境界ガス流を形成させる丸め
    の手段を含んでなる該延伸ノズル。 1α 平行な境界ガス流を形成させるための手段が延伸
    通路の両側に配列され1つ延伸通路の方向へ開口し九室
    の形である特許請求の範囲第9項記載の延伸ノズル。 IL  平行な境界ガス流を形成させるための室がOI
    I墳ガス流を安定化させるための中心要素を含んでなる
    特許請求の範囲第10項記載の延伸ノズル。
JP57194796A 1981-11-12 1982-11-08 繊維の製造方法 Pending JPS5888136A (ja)

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