KR20000016984A - 절단 열가소성 섬유를 제조하기 위한 공정 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절단 열가소성 섬유, 특히 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 열가소성 섬유는 동시에 회전하는 적어도 앤빌 휠과 블레이드-홀더 휠이 서로 접촉하는 영역에서 절단된다. 본 발명에 의하면, 적어도 상기 블레이드-홀더 휠과 접촉하는 상기 회전하는 앤빌 휠의 원주 표면 일부분이 그 표면의 마모를 보정하기 위해 기계 가공된다. 상기 공정 및 장치의 적용은 부싱의 바로 아래쪽에서 이루어지는 절단 유리 섬유를 제조하는데 있다.

Description

절단 열가소성 섬유를 제조하기 위한 공정 및 장치{PROCESS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CHOPPED THERMOPLASTIC FIBRES}

본 발명은 절단 열가소성 섬유, 특히 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 열가소성 섬유는 동시에 회전하는 적어도 앤빌 휠과 블레이드-홀더 휠이 서로 접촉하는 영역에서 절단된다.

비록 상기 적용에만 제한되지는 않지만, 본 발명은 부싱의 바로 아래에서 행해지는 절단 유리 섬유의 제조를 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.

이러한 타입의 적용 경우에, 2개의 접촉 휠, 즉 하나는 앤빌 휠이라 하고 다른 하나는 블레이드-홀더 휠이라 하는 접촉 휠로 구성된 절단 조립체를 사용하여 유리 섬유를 연속적으로 절단하는 것이 잘 공지되어 있다.

상기 절단 조립체는 초당 약 수십 미터의 고속으로 부싱에서 나오는 여러 가닥의 연속 유리 섬유를 인발하고, 각각의 유리 섬유를 소정 길이의 조각으로 절단해야 한다.

상술한 제조 동안에 직면하는 주요 문제점은 상기 접촉 휠의 상대적 마모 현상과 관련되는데, 이러한 현상은 접촉 휠의 회전속도 및 이들 사이의 접촉 압력이 더 클수록 더 크게 나타난다. 특히, 마모는 블레이드의 절삭날에서, 다른 한편 폴리우레탄 형태의 탄성 중합체로 이루어진 앤빌 휠의 외부 원주 표면에서 급속히 그리고 점진적으로 발생된다.

상기와 같은 마모가 의미하는 바는, 유리 섬유를 정확하게 인발하기에 적합한 2개의 휠 사이의 접촉이 점차 줄어들게 되고, 또한 앤빌 휠의 외부 원주 표면에 블레이드 각각에 의해 적용되는 변형은 섬유가 더 이상 깨끗하게 잘려지지 않게 한다는 것이다. 따라서, 생산된 절단 섬유의 질은 점진적으로 나빠진다.

지금까지, 상기와 같은 어려움은 첫째로 다소 저하된 절단 섬유의 질을 감수함으로써 극복되었고, 그 다음에 상기 저하가 과도할 때에는 휠 교체를 매우 자주 수행하기 위해 생산을 중지시킴으로써 극복되었다.

매우 분명히, 상기 교체는 생산량에 불리하다.

그러므로, 본 발명의 목적은 품질 세트를 저하시킴이 없이 위에서 언급된 형태의 절단 섬유의 생산량을 향상시키는 것이다.

상기를 수행하기 위하여, 본 발명의 목적은 절단 열가소성 섬유, 특히 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 열가소성 섬유는 동시에 회전하는 적어도 앤빌 휠과 블레이드-홀더 휠이 서로 접촉하는 영역에서 절단되되, 적어도 상기 블레이드-홀더 휠과 접촉하는 상기 회전하는 앤빌 휠의 원주 표면의 일부분이 휠의 마모를 보정하기 위해 기계 가공된다는 점에서 특징지어진다.

상기 기계 가공은 앤빌 휠의 두께를 감소, 특히 상기 휠의 원주 표면을 연삭함으로써 그 두께를 감소시키는데 있다.

본 발명에 의해 제안된 직접 생산중의 기계 가공은 간단하고 제기된 문제의 해소에 효과적이다. 이러한 해소를 달성하기 위하여, 본 발명자들은 앤빌 휠의 외부 원주 표면을 구성하는 재질(폴리우레탄)의 마모를 감수할 수 없기 때문에 전제부에서 언급된 휠 교체가 무엇보다도 앤빌 휠에 대해서만 필요로 하게 된 반면에, 블레이드의 절삭날 위치가 최대 범위까지 사용되지 않았음을 증명할 수 있었다. 따라서, 본 발명자들은 더 많은 내마모성 재질을 체계화하는 해결책을 폐기하였는데, 상기 해결책은 밝혀내기가 까다롭고, 산업 조건하에서 적용하기 어렵다.

본 발명에 의해 제공된 이점이 많이 있다.

우선 첫째로, 직접 기계 가공을 하기 때문에, 휠 교체의 횟수는 상당히 줄어들어서 생산 시간을 현저히 증가시킨다. 게다가, 이러한 증가는 직접 기계 가공하는 동안 생산을 방해하지 않기 때문에 더욱더 커진다.

그 다음으로, 설비에 소요되는 비용도 또한 상당히 줄어든다. 실제로, 종래기술에 의하면, 휠을 자주 재조정하는데 드는 비용은 특히 앤빌 휠을 선반 등과 같은 종래의 기계 장치 위에 자주 놓아야 하기 때문에 거의 무시할 수 없다.

더욱이, 얻어진 절단 섬유의 질은 훨씬 더 일정하다.

또한, 직접 기계 가공은 앤빌 휠의 외부 원주 표면과 그 휠을 지지하는 회전 스핀들 사이의 축을 완전히 같게 항상 보장하는 것을 가능하게 하는데, 상기의 일은 특히 종래 기계 가공 장치에서 마모가 보정된 앤빌 휠을 수리할 때, 항상 상술된 회전 스핀들과 일치하지 않는 상기 휠의 대칭축의 위험이 있는 한 종래기술에 따른 경우에는 그렇지 않다.

마지막으로, 재생시키는 것, 즉 앤빌 휠의 외부 원주 표면을 재생시키는 것은 블레이드 마모를 감소시키는데, 상기 마모는 블레이드가 절단으로 생긴 열가소성 입자로 인해 더 이상 마모되지 않기 때문에 휠씬 더 적어지며, 이러한 입자는 상기 동일한 표면에 더 이상 파묻혀질 수 없다.

본 발명의 유리한 특징에 의하면, 섬유는 앤빌 휠 및 블레이드-홀더 휠로 구성된 조립체를 사용함으로써 인발되어진다.

열가소성 섬유를 절단하기 전에, 열가소성 섬유가 하나의 휠, 바람직하게는 앤빌 휠의 원주 표면 일부에 지탱시키는 것과 같은 방식으로 배열되는 것이 바람직하다. 이와 같은 배열은 앤빌 휠 상에서 섬유의 마찰적 인발 및 비말동반(entrainment)을 촉진시킨다.

열가소성 섬유는 직접 섬유조직화 공정(direct fiberizing process)에 의해 얻어지는 것이 또한 바람직하다.

본 발명은 또한 지금까지 기술된 공정을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 적어도 서로 접촉하는 앤빌 휠과 블레이드-홀더 휠, 및 적어도 상기 앤빌 휠의 외부 원주 표면 일부분을 기계 가공하기 위한 수단을 포함한다는 점에서 주목할 만하다.

바람직하게는, 상기 장치는 섬유가 하나의 휠, 바람직하게는 앤빌 휠의 원주 표면 일부에 지탱하도록 섬유를 배열하기 위한 수단을 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 앤빌 휠은 폴리머 재질, 특히 폴리우레탄 타입의 탄성 중합체로 제조된 커버로 롤의 주위 일부 이상에 걸쳐서 덮여져 있는 롤을 구성한다.

바람직하게는, 상술된 장치의 기계 가공을 수행하기 위한 수단은 하나 이상의 연마 숫돌을 포함한다. 물론, 기계 가공을 수행하기 위한 수단은 블레이드와 같은 절삭 공구를 포함할 수도 있다.

그러나, 연마 숫돌은 "재생"할 수 있는, 다시 말하면 다시 균일하게 될 수 있는 간단하고 콤팩트한 공구로 구성되는 한, 본 발명에 따른 기계 가공에 더할 나위 없이 적합한데, 앤빌 휠의 외부 원주 표면은 높은 원주 속도로 회전한다.

또다른 특징에 의하면, 상기 연마 숫돌은 실린더, 바람직하게는 금속으로 제작된 실린더로 구성되는데, 상기 연마 숫돌의 원주 표면은 다이아몬드 타입으로 된 다수의 그릿 입자로 덮여져 있다. 이런 특수한 연삭 숫돌 구조는 문제의 표면간에 슬립의 위험 없이 연마시키는 것을 가능케 한다.

또다른 특징에 따르면, 기계 가공을 수행하기 위한 수단은 상기 연마 숫돌을 이동시키기 위한 수단을 더 포함한다. 이들 수단은 특히 연삭 숫돌로 하여금 전체 원주 표면을 동시에 기계 가공하게 허용해야 하는데, 이것은 소위 플런지-연삭 방식으로 작업하는 것이다.

기계 가공 수단의 작업을 더 최적화시키기 위하여, 기계 가공을 수행하기 위한 수단의 작동이 필요한 경우에는 그 수단의 이동은 광 센서 또는 거칠기 측정 센서와 같이 앤빌 휠의 외부 원주 표면 다듬질을 체크하기 위한 수단 또는 절단 섬유의 질을 체크하기 위한 수단으로 작동된다.

기계 가공에서 생기는 입자가 여러 주위 요소를 더럽히는 어떤 위험도 회피시키기 위하여, 경우에 따라서는 최종 생성물과 혼합되지 않게 하기 위하여, 상기 장치가 상기 입자를 집전하기 위한 수단을 더 포함하는 것이 바람직할 것이다. 이들 입자는 탄성 중합체의 입자에서 나오는 "칩"일 수 있거나 또는 연마 숫돌에서 떨어져 나온 연마 입자일 수 있다.

이들 회수 수단은 바람직하게 기계 가공을 수행하기 위한 수단의 아래쪽 바로 가까이에 위치해 있는 하나 이상의 흡입 노즐로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. "아래쪽" 이라는 용어는 여기에서는 앤빌 휠의 회전방향에 대해 상대적 위치를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 실제로, 흡입 노즐의 위치는 기계 가공에서 생기는 입자의 주요 방출 방향에 따라 선택되는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방향은 물론 휠의 상대속도의 값에 따를 뿐만 아니라 앤빌 휠의 상대회전에 대해 연삭 숫돌의 상대회전 방향에 따를 것이다.

앞서 언급된 바와 같이, 본 발명은 부싱의 바로 아래에서 행해지는 절단 유리 섬유, 특히 5 내지 24 ㎛의 섬유 직경 및/또는 1.5 내지 15 ㎜의 길이를 갖는 유리 섬유의 제조에 특히 적용할 수 있다.

더 상세한 설명과 유리한 특징은 예시의 상세한 기술 파악을 통해 나타나겠지만 다음의 도면을 참조로 하여 비제한적 예를 통해서도 나타날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 포함하는, 부싱의 바로 아래에서 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 플랜트를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 장치를 도시한 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 절단 기계 11 : 절단 유리 섬유

13 : 블레이드-홀더 휠 14 : 앤빌 휠

15 : 공급 롤러 17 : 탄성 중합체 커버

18 : 맨드릴 20 : 연마 숫돌

21 : 레버 아암 22 : 흡입 노즐

도 1은 부싱의 바로 아래에서 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 플랜트를 도시한 개략도이다.

상기 플랜트(1)는 연속적으로 인발되는 유리 섬유(3)가 나오는 일련의 부싱(2)과, 섬유-인발 방향에 대하여 상기 플랜트의 아래쪽에 놓여있는 절단 조립체(4)를 포함한다.

공급 장치(미도시됨)에 의해 용융 유리가 공급되는 각 부싱(2)에는 다수의 섬유(5)가 시트 형태로 집적되는 다수의 오리피스가 부싱의 하단 부분에 설치된다. 이들 섬유는 다음에 코팅 장치(6)에 의해 잘 공지된 방식으로 소정의 사이즈로 코팅되고, 최종적으로 소형의 조합 롤러(7)에 의해 섬유(3)의 형태로 집적된다. 이렇게 형성된 섬유(3)는 소형의 편향 롤러(8)를 거친 후 유도 장치(9)로 가고, 아래에 상세하게 설명될 본 발명에 따른 절단 기계(10)로 도입된다. 절단 섬유(11)는 수용 장치(12)로 집전된다.

도 2는 본 발명에 따른 절단 기계(10)를 개략적으로 도시한 대표도이다. 상기 절단 기계(10)는 먼저 블레이드-홀더 휠(13)과 앤빌 휠(14), 및 공급 롤러(15)를 포함하는데, 상기 공급 롤러는 특히 섬유(3)가 상당한 길이에 걸쳐 앤빌 휠(14)의 원주 표면에 지탱하게 하고 따라서 마찰에 의해 인발되고 비말동반되게 한다. 블레이드-홀더 휠(13)에는 그 원주상에 블레이드(미도시됨)가 제공된다. 앤빌 휠(14)은 금속 맨드릴(18) 상에 성형된 두께(e₀)를 갖는 탄성 중합체 커버(17)로 코팅된다. 회전하는 휠(13 및 14)은 접촉 영역이 또한 절단 영역인 것과 같은 방식으로 서로 접촉한다. 본 발명에 의하면, 상기 절단 기계(10)는 그 하단 부분에 섬유(3)의 절단을 방해하는 위험이 전혀 없는 영역에 있는 연마 장치(19)를 포함한다. 상기 연마 장치(19)는 앤빌 휠(14)의 탄성 중합체 커버(17) 외부 표면을 매끄럽게 하기 위하여 상기 표면을 기계 가공할 수 있으며, 이에 따라 상기 커버의 두께는 줄어든다. 상기 장치는 레버 아암(21)의 말단부에 배치된 금속 실린더 형태의 연마 숫돌(20)을 포함하는데, 연마 숫돌의 원주 표면은 다수의 다이아몬드 그릿 입자로 덮여져 있고, 연마 숫돌의 운동은 상기 연삭 숫돌로 하여금 상술된 탄성 중합체 커버(17)와 접촉하게 한다. 상기 장치는 또한 커버(17)의 바로 근처에 배치된 흡입 노즐(22)을 포함한다.

본 발명에 따른 절단 기계(10)의 작동이 이제 설명될 것이다. 절단이 수행되는 방식이 기술되는 것이 아니라 오히려 연마 장치(19)의 작동 모드가 즉시 지적되어야 한다.

절단 섬유(11)의 밀도를 시간 내내 체크하고 감시하는 수단은 수용 장치(12)의 아래쪽에 배치되어 있다. 밀도의 감소는 상술된 탄성 중합체 커버(17)의 표면 다듬질의 저하에 직접 관련된다. 상기 밀도가 소정의 최소 임계값 이하로 낮아지면, 연마 숫돌(20)이 작동하기 시작하는데, 연마 숫돌이 탄성 중합체 커버(17)에서 멀리 떨어진 상기 연마 숫돌의 초기 위치(P₀)에서 상기 커버와 접촉하게 하여 플런지 연삭을 수행하게 하는 상기 연마 숫돌의 최종 위치(P₁)로 움직이도록 레버 아암(21)도 회전한다.

상기 접촉은 커버의 표면 다듬질이 두께(e₀)에서 두께(e₁)로 다시 균일하게 되도록 일정량의 탄성 중합체를 커버(17)의 원주로부터 제거하기에 충분히 긴 미리 정해진 시간 기간 동안 지속된다.

본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 많은 변경이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (16)

1. 절단 열가소성 섬유, 특히 절단 유리 섬유를 제조하기 위한 공정으로서, 상기 열가소성 섬유는 적어도 동시에 회전하는 블레이드-홀더 휠 및 앤빌 휠이 서로 접촉하는 영역에서 절단되는, 상기 공정에 있어서,

   적어도 상기 블레이드-홀더 휠과 접촉하는 상기 회전하는 앤빌 휠의 원주 표면 일부분이 그 표면의 마모를 보정하기 위해 기계 가공되는 것을 특징으로 하는 공정.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기계 가공은 상기 앤빌 휠의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는 공정.
3. 제 2항에 있어서, 상기 기계 가공은 상기 앤빌 휠의 표면을 연삭하는 것을 특징으로 하는 공정.
4. 제 1항에 있어서, 상기 섬유는 상기 앤빌 휠 및 블레이드-홀더 휠로 구성된 조립체를 사용하여 더 인발되는 것을 특징으로 하는 공정.
5. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 섬유를 절단하기 전에, 상기 열가소성 섬유는 상기 휠 중 하나, 바람직하게는 상기 앤빌 휠의 원주 표면의 일부에 지탱하는 것과 같은 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 공정.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 섬유는 직접 섬유조직화 공정(direct fiberizing process)에 의해 얻어진 섬유인 것을 특징으로 하는 공정.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 공정을 수행하기 위한 장치에 있어서,

   적어도 서로 접촉하는 앤빌 휠 및 블레이드-홀더 휠과,

   적어도 상기 앤빌 휠의 외부 원주 표면 일부분을 기계 가공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 섬유가 상기 휠 중 하나, 바람직하게는 상기 앤빌 휠의 원주 표면의 일부에 지탱하도록 상기 섬유를 배열하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 앤빌 휠은 폴리머 재료, 특히 폴리우레탄 타입의 탄성 중합체로 이루어진 커버로 상기 앤빌 휠 주변의 일부 이상에 걸쳐 덮여져 있는 롤을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 가공을 수행하기 위한 수단은 하나 이상의 연마 숫돌을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서, 상기 연마 숫돌은 실린더, 바람직하게는 금속으로 이루어진 실린더로 구성되되, 상기 연마 숫돌의 원주 표면은 다이아몬드 타입으로 된 다수의 그릿 입자로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 기계 가공을 수행하기 위한 수단은 상기 연마 숫돌을 이동시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 7항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 가공을 수행하기 위한 수단의 작동이 필요한 경우에는 그 수단의 이동은 광 센서 또는 거칠기 측정 센서와 같이 상기 앤빌 휠의 외부 원주 표면 다듬질을 체크하기 위한 수단으로 작동되거나, 또는 상기 절단 섬유의 질을 체크하기 위한 수단으로 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 7항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 가공에서 생긴 상기 입자를 집전하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 14항에 있어서, 상기 집전 수단은 하나 이상의 흡입 노즐, 바람직하게는 상기 기계 가공을 수행하기 위한 수단의 바로 아래쪽에 위치된 상기 흡입 노즐로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 공정 또는 제 7항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 장치의 적용에 있어서,

    부싱의 바로 아래에서 행해지는 절단 유리 섬유, 특히 5 내지 24 ㎛의 섬유 직경 및/또는 1.5 내지 15 ㎜의 길이를 갖는 상기 절단 유리 섬유를 제조하는 것을 특징으로 하는 적용.