KR20180104023A - 로빙의 텍스쳐화를 결정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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케빈 허먼
랄프 야우스턴
프랑끄 트라세
마크 에이 클리츠
스테빤 무레
미첼 코윈-에드슨
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오씨브이 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨
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Abstract

머플러 충전 재료와 같은 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다.

Description

로빙의 텍스쳐화를 결정하기 위한 방법 및 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2016년 1월 20일자로 출원된 미국 가출원 제 62/280,796 호의 우선권 및 그 이익을 청구하며, 그 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 개념은 텍스쳐화된 섬유상 재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정확하게 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
소음을 흡수하기 위해 머플러에 텍스쳐화된 유리 섬유를 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 그 전체 내용이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,569,471 호는 머플러에 텍스쳐화된 유리 섬유를 충전하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. '471 특허에 따르면, 장치는 다중섬유 쓰레드 (예를 들어, 연속 유리 섬유의 로빙 (2)) 를 노즐 (9) 에 전진시키는 피더 수단 (7) 을 포함하는데, 노즐 안으로는 쓰레드를 이동시키기 위해 압축 공기가 불어넣어지고, 동시에 섬유들은 연속적인 울이 형성되도록 날려져 얽혀진다. 송풍된 공기가 흡입 팬 (18) 에 의해 배출되는 동안에 머플러 (13) 내로 직접 울이 불어넣어진다.
또한, 예를 들어, 재료의 음향 성능을 측정하기 위해, 유리 섬유의 텍스쳐화 정도를 측정하거나 그렇지 않으면 평가하는 것이 바람직하다. 텍스쳐화 정도를 결정하는 것은, 재료 성능에 대한 공정 변수의 변화를 평가하는데도 유용할 수 있다.
전통적으로, 업계는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위해 테스트 (즉, "Toyota Test") 에 의존해 왔다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 이 테스트를 수행하기 위한 종래 시스템 (100) 은 투명한 튜브 (104) 내에 일정량의 텍스쳐화된 재료 (102) 를 배치하는 것을 포함한다. 그 다음, 피스톤 (106) 이 디스크 (108) 를 텍스쳐화된 재료 (102) 까지 아래로 안내하여 텍스쳐화된 재료를 압축하게 되는데, 압축의 정도는 룰러 (ruler: 110) 또는 튜브 (104) 와 관련된 다른 표시에 의해 확인가능하다. 튜브 (104) 내의 텍스쳐화된 재료 (102) 의 압축이 적을 수록, 재료의 텍스쳐화는 커진다. 이러한 방식으로, 테스트는 양호하게 텍스쳐화된 재료와 불량하게 텍스쳐화된 재료의 차이를 나타내는 일반적인 결과를 제공한다. 그러나, 이 테스트는 테스트를 수행하는 사람에 대한 의존성 (즉, 결과를 시각적으로 측정하는 것), 튜브 내에 재료가 놓이는 방식, 및 튜브 내에서의 재료의 푸싱이나 바인딩없이 튜브 아래로 천천히 움직이는 피스톤의 능력과 같은 단점을 가지고 있고, 이들 모두는 결과의 정확성에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
본 명세서에서는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위한 보다 정확하고 일관된 기술을 제공하는 것이 제안되어 있다. 섬유상 재료는 전형적으로 로빙을 형성하는 개개의 섬유들을 서로 분리하기 위해 압축 공기로 로빙에 충격을 가함으로써 형성된 텍스쳐화된 섬유이다. 제안된 기술은 공기 유동 저항을 측정하고, 특히 특정 유속에서 섬유상 재료를 통과하는 압력 강하를 기반으로 한다. 이 기술은 로빙으로부터 분리된 섬유들의 백분율과 이들 섬유들의 얽힘을 설명한다.
따라서, 일반적인 발명 컨셉은 섬유상 재료의 텍스쳐화를 결정하는 방법 및 시스템에 관한 것이고 이를 고려한다.
예시적인 실시형태에 따르면, 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법이 제공된다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 일정량의 상기 섬유상 재료를 챔버 내에 제공하는 단계, 상기 챔버 내에 미리 정해진 유속으로 공기를 도입하는 단계, 상기 유속에서 상기 섬유상 재료를 가로지르는 압력 강하를 측정하는 단계, 상기 압력 강하를 사용하여 상기 섬유상 재료의 유효 섬유 직경을 계산하는 단계, 및 상기 유효 섬유 직경을 사용하여 상기 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하는 단계.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 텍스쳐화 정도는 상기 섬유상 재료의 상기 유효 섬유 직경에 대한 상기 섬유상 재료의 실제 섬유 직경의 비율로서 표현된다. 일부 예시적인 실시형태에서, 상기 텍스쳐화 정도는 상기 비율에 100 을 곱하여 계산된 백분율로서 표현된다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 실제 섬유 직경이 8 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위 내에 있다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 챔버는 생산 머플러이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 상기 챔버는 기준 머플러이다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 섬유상 재료는 텍스쳐화된 섬유유리이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 성기 텍스쳐화된 섬유유리는 텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급함으로써 형성된다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 방법은 이하의 단계들을 더 포함한다: 텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급하여 머플러의 공동 내에 상기 섬유상 재료를 형성하는 단계, 및 상기 공동으로부터 상기 챔버로 상기 섬유상 재료의 적어도 일부를 재배치하는 단계.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 챔버 내의 상기 섬유상 재료의 양은 80 g/L 내지 200 g/L 범위 내의 충전 밀도를 갖는다.
예시적인 실시형태에 따르면, 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 이하의 것들을 포함한다: 일정량의 상기 섬유상 재료를 보유하기 위한 제 1 수단, 소정의 유속으로 상기 섬유상 재료를 통해 공기를 흡인하기 위한 제 2 수단, 상기 유속에서 상기 섬유상 재료를 가로지르는 압력 강하를 측정하기 위한 제 3 수단, 상기 압력 강하를 사용하여 상기 섬유상 재료의 유효 섬유 직경을 계산하기 위한 제 4 수단, 및 상기 유효 섬유 직경을 사용하여 상기 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위한 제 5 수단.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 1 수단은 생산 머플러이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 생산 머플러는 상기 시스템과 접속하도록 수정된다. 일부 예시적인 실시형태에서, 어댑터는 상기 생산 머플러가 상기 시스템과 접속되게 한다. 일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 1 수단은 기준 머플러이다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 2 수단은 진공 펌프, 유동 밸브 및 유량계를 포함한다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 3 수단은 압력계를 포함한다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 4 수단은 이하의 식을 풀도록 프로그래밍된 범용 컴퓨터이다:
Figure pct00001
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 제 5 수단은 식
Figure pct00002
을 풀도록 프로그래밍된 범용 컴퓨터이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 상기 범용 컴퓨터는 디스플레이를 포함하고, 상기 텍스쳐화 정도는 상기 디스플레이 상에 표시된다.
일부 예시적인 실시형태에서, 상기 섬유상 재료는 텍스쳐화된 섬유유리이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 상기 텍스쳐화된 섬유유리는 텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급함으로써 형성된다.
본 발명의 개념의 다수의 다른 양태, 이점 및/또는 특징은 이하의 예시적인 실시형태들의 상세한 설명, 청구범위 및 본 명세서와 함께 제출되는 첨부 도면으로부터 더욱 쉽게 명백해질 것이다.
본 발명의 일반적인 개념들, 그 실시형태들 및 이점들은 도면을 참조하여 예로서 보다 상세하게 이하에서 설명된다.
도 1 은 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위한 종래의 장치의 다이어그램이다.
도 2 는 예시적인 실시형태에 따른 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 3 은 예시적인 실시형태에 따른 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기위한 장치의 다이어그램이다.
일반 발명 개념은 많은 상이한 형태로 실시가 가능하지만, 도면에 도시되어 있고 본 명세서에서 상세하게 설명될 것이며, 이의 특정 실시형태들은 본 발명의 개시가 일반 발명 개념의 예시로서 간주되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 일반 발명 개념은 여기에 예시된 특정 실시형태들에 한정되는 것으로 의도되지 않는다.
일반 발명 개념은 텍스쳐화된 섬유와 같은 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하는 방법 및 시스템을 포함한다. 텍스쳐화된 섬유는, 당 업계에 알려진 바와 같이, 로빙을 형성하는 개개의 섬유들을 서로 분리시키기 위해 압축 공기로 로빙을 충돌시킴으로써 형성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 단어/문구 "텍스쳐화된 섬유 (texturized fiber)" 는 하나 이상의 스트랜드들 (즉, 로빙으로부터의) 로서 정의되는데, 스트랜드들을 형성하는 섬유들은 압축 공기에 의해 개개의 섬유들로 분리되어 섬유들에는 "부풀어진 (fluffed-up)" 또는 울과 같은 (wool-like) 외관이 부여된다. 섬유들은 섬유들의 기계적 취급과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 "텍스쳐화" 될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에서, 섬유는 유리 섬유이다. 일부 예시적인 실시형태에서, 로빙을 구성하는 각각의 섬유들은 거의 동일한 직경을 갖는다. 일부 예시적인 실시형태에서, 로빙을 구성하는 섬유의 직경은 8 ㎛ 내지 40 ㎛ 의 범위 내에 있다. 유리 섬유의 경우, 섬유의 직경은 일반적으로 적어도 부분적으로 섬유가 형성되는 부싱상의 오리피스의 크기 (예를 들어, 직경) 에 관련된다. 일부 예시적인 실시형태에서, 부싱상의 오리피스의 직경은 8 ㎛ 내지 40 ㎛ 의 범위 내에 있다.
텍스쳐화된 섬유의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위한 방법 및 시스템은 공기 유동 저항, 특히 특정 유속에서 텍스쳐화된 섬유를 가로지르는 압력 강하를 측정하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 로빙으로부터 분리된 섬유들의 백분율 및 이들 섬유들의 얽힘이 확인될 수 있다.
일반 발명의 개념의 다양한 양태를 보다 잘 설명하기 위해, 그리고 이를 제한하려는 목적이 아님을 위해, 머플러 (사일렌서) 에 사용하기 위한 텍스쳐화된 유리 섬유의 텍스쳐화 정도를 결정하는 방법이 이제 설명될 것이다.
섬유유리 로빙은 도프 (보빈) 에 감겨진 연속 섬유들 (필라멘트들) 로 만들어진다. 전형적인 도프는 최대 4 킬로미터의 연속 섬유들을 포함한다. 이들 섬유들은 제조 과정에서 수집되어, 바인더로 코팅된 다음에, 함께 모여져 섬유유리 로빙을 형성한다. 예를 들어, 오하이오주 톨레도 소재의 Owens Corning 에 의해서 Silentex® 라는 브랜드 명으로 판매되고 대부분의 머플러 용도에 적합한 텍스쳐화 섬유는 섬유유리 로빙을 텍스쳐화하여 형성된다. 텍스쳐화된 섬유는 머플러의 공동을 채우기 위해 사용된다. 텍스쳐화된 섬유는 임의의 적절한 방식으로 머플러에 도입될 수 있다. 예를 들어, 텍스쳐화된 섬유는 머플러에 삽입될 수 있는 예비성형된 반강성 부품을 제조하기 위해 머플러 챔버, 백, 박스 또는 대안적으로 몰드에 직접적으로 주입될 수 있다. 머플러의 공동에 일단 패킹되면, 텍스쳐화된 섬유는 예를 들어 120 내지 150 그램/리터 (g/L) 의 밀도로 소음 감소 재료로서 잘 수행된다.
본원에 기술된 바와 같이, 텍스쳐화는 로빙을 구성하는 개별 섬유들로 로빙을 분리하는 것이다. 텍스쳐화가 클수록 개별 섬유들로의 로빙 스트랜드의 분리가 더 커진다. 양호하게 텍스쳐화된 로빙은 시간이 지남에 따라 재료를 날려 버릴 가능성이 없이 머플러의 흡수 장치로서 잘 수행된다. 불량하게 텍스쳐화된 재료는 섬유의 "줄무늬" 또는 "응집" 을 함께 나타내며, 이는 재료의 소리 흡수 능력을 저하시킨다.
다공성 재료, 특히 섬유상 재료는 재료에 충돌하는 음파의 흡수를 제공한다. 이 흡수의 작용은 파 에너지를 열로 전환시키는 것이다. 음향 파에 포함된 에너지가 매우 작기 때문에, 생성되는 열의 양도 매우 적다.
재료에서의 흡음의 두 가지 기본 메커니즘, 점성 유동 손실 및 내부 마찰 손실이 있다. 점성 유동 손실은, 음향 파의 전파 중에, 음향 파와 관련된 입자 속도가 매체 (공기) 와 주변 재료 (흡수체) 사이의 상대 운동을 유발할 때에 발생한다. 내부 마찰 손실은, 섬유상 또는 다공성 구조물이 음향 파 전파에 의해 휘어 질 때에 발생한다. 대부분의 섬유유리 흡수체는 견고한 프레임 흡수체로 간주되고, 따라서 관련된 내부 마찰 손실이 없다. 결과적으로, 경계층 손실이 항공기의 공기역학적 표면의 기생 항력과 유사한 구조 내에서 발생한다. 식 (1) 은 공기 유동 저항을 결정하기 위한 공식을 보여준다:
Figure pct00003
여기서, 공기 유동 저항 R1 (mks Rayls/m) 은 재료의 점성 유동 손실의 양과 관련된 음향 재료 내의 저항의 측정값이다. 재료가 얻을 수 있는 최대 흡음 양은 그의 특성 밀도 ρ (kg/m3), 유효 (또는 평균) 섬유 직경 (deffective) 및 점화 손실 (LOI) 의 함수이다. 값 K 는 섬유 직경이 미크론 단위로 측정될 때에 3,180 의 값을 갖는 상수이다. LOI 는 재료가 고열을 겪은 후의 중량 손실과 시편의 원래 중량에 1 을 더한 비율이다. 많은 텍스쳐화된 유리 섬유의 경우, 이 비율은 종종 매우 작으며, LOI 는 1 의 값을 갖는 것으로 가정할 수 있다.
유효 섬유 직경에 대하여 식 (1) 의 공식을 풀면, 다음 식 (2) 가 된다.
Figure pct00004
유효 섬유 직경에 대한 실제 섬유 직경 (dfilament) 의 비율을 취하는 것은, 로빙으로부터 효과적으로 분리된 섬유들의 평균 결과 분율을 나타내는 텍스쳐화의 백분율을 제공한다. 그런 다음, 백을 곱하면, 다음 식 (3) 에 의해 얻어진 것과 같이, 텍스쳐화의의 퍼센트가 산출된다.
Figure pct00005
이 공식을 특정 머플러 (예를 들어, 기준 머플러) 의 공기 유동 저항 시험에 적용하면, 텍스쳐화된 섬유의 텍스쳐화 정도를 나타내는 반복가능하고 정확한 값이 산출된다. 또한, 이 값은 텍스쳐화된 섬유의 성능에 대한 필라멘트 직경, 사이징 케미스트리, 공기 압력 설정 및 노즐 설계와 같은 다양한 공정 파라미터에 대한 변화의 영향을 식별하는데 활용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에 따른, 머플러에서 사용하기 위한 섬유유리 로빙의 텍스쳐화를 결정하는 방법 (200) 이 이제 도 2 를 참조하여 설명될 것이다. 초기에, 평가될 일정양의 텍스쳐화된 섬유가 단계 202 에서 제공된다. 일부 예시적인 실시형태에서, 제공되는 텍스쳐화된 섬유의 양은 80 g/L 내지 200 g/L (충전 밀도) 의 범위내에 있다. 텍스쳐화된 섬유는 임의의 적절한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 텍스쳐화된 섬유는 수동으로 제 1 위치로부터 테스트 스테이션의 샘플 홀더로 이동될 수 있다. 제 1 위치는 테스트 머플러 (예를 들어, 기준 머플러), 실제 생산 머플러 또는 섬유상 재료의 일부 다른 저장소 또는 패키지 (예를 들어, 백) 일 수 있다. 대안으로, 텍스쳐화된 섬유가 준비되어 테스트 시스템에서 사용하도록 되어 있는 기준 또는 생산 머플러, 또는 테스트 스테이션의 샘플 홀더에 직접 채워질 수 있다. 이러한 방식으로, 알려진 밀도 ρ (kg/m3) 를 갖는 일정양의 텍스쳐화된 섬유가 평가될 테스트 스테이션의 테스트 챔버, 공동 등 내에 위치된다.
다음으로, 단계 204 에서, 공기 공급원이 소정의 유속으로 테스트 챔버 내로 도입된다. 공기가 테스트 챔버에서 텍스쳐화된 섬유를 가로질러 흐를 때, 단계 206 에서 압력 강하가 측정된다. 이 압력 강하는 텍스쳐화된 섬유의 공기 유동 저항 (R1) 을 나타낸다. 알려진 텍스쳐화된 섬유의 밀도 및 텍스쳐화된 섬유의 공기 유동 저항이 결정되면, 유효 섬유 직경 (deffective) 이 단계 208 에서 식 (2) 를 사용하여 계산된다. 최종적으로, 유효 섬유 직경 (deffective) 에 기초하여, 텍스쳐화된 섬유의 텍스쳐화 정도가 식 (3) 을 사용하여 단계 210 에서 계산된다.
따라서, 상기 방법 (200) 은 섬유상 재료의 텍스쳐화의 일관되고, 반복가능하고, 정확한 (예를 들어 ± 7% 이내의) 측정을 제공한다.
하나의 예시적인 실시형태에 따른, 머플러에서 사용하기 위한 섬유유리 로빙의 텍스쳐화를 결정하기 위한 시스템 (300) 이 이제 도 3 을 참조하여 설명될 것이다. 시스템 (300) 은 진공 펌프 (310), 유동 조절기 (320) (예를 들어, 유동 밸브 및 유량계를 포함함), 필터 (330), 진공 캐니스터 (340) 및 압력계 (350) 를 포함하는 다양한 부품들을 포함한다. 부품들의 일부 또는 전부는, 적어도 부분적으로, 복수의 벽 (360) 을 포함하는 단일 하우징 (미도시) 에 위치될 수 있다. 하우징은 부품들을 보호하도록 작용하고, 일부 실시형태에서는 시스템이 하나의 위치로부터 다른 위치로 용이하게 이동할 수 있게 한다.
진공 캐니스터 (340) 는 샘플 홀더용의 지지부 (342) 를 포함한다. 일부 예시적인 실시형태에서, 샘플 홀더는 기준 머플러 (344) 이다. 생산 머플러와 달리, 기준 머플러 (344) 는 차량 (300) 에서의 사용을 위해 생성된 것이지 차량에서의 실제 설치를 위한 것이 아니다. 기준 머플러 (344) 는 소정의 치수를 갖는 머플러형 보디이다. 기준 머플러 (344) 는 일정양의 섬유상 재료 (346) 를 보유하고 진공 캐니스터 (340) 와 (예를 들어, 지지부 (342) 를 통해) 인터페이스하도록 설계된다. 일부 예시적인 실시형태에서, 기준 머플러 (344) 는 80 g/L 내지 200 g/L 의 충전 밀도로 섬유상 재료 (346) 를 수용할 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에서, 섬유상 재료 (346) 는 섬유유리 로빙을 텍스쳐링함으로써 형성된 텍스쳐화된 섬유유리이다. 기준 머플러 (344) 의 적어도 일부분 (예를 들어, 상부 부분 (348)) 은 대기에 개방된다 (즉, 주변 압력에 노출된다).
진공 펌프 (310), 유동 조절기 (320), 필터 (330), 진공 캐니스터 (340) 및 압력계 (350) 는 튜브 (370) 또는 파이프 등을 통해 서로 연결된다. 예를 들어, 진공 펌프 (310) 는 3/8-인치 튜브에 의해 유동 조절기 (320) 에 연결된다. 유동 조절기 (320) 는 3/8-인치 튜브에 의해 필터 (330) 에 연결된다. 필터 (330) 는 3/8-인치 튜브에 의해 진공 캐니스터 (340) 에 연결된다. 진공 캐니스터 (340) 는 1/4-인치 튜브에 의해 압력계 (350) 에 연결된다. 또한, 압력계 (350) 는 하우징의 벽 (360) 의 개구 (372) 와 압력계 (350) 사이에서 연장되는 1/4 인치-튜브에 의해 대기에 연결된다 (즉, 주변 압력에 노출된다). 튜브 (370) 는 공기가 부품들 사이에서 유동할 수 있게 한다.
진공 펌프 (310) 는, 유동 조절기 (320) 와 함께, 시스템 (300) 을 통한 제어된 공기유동을 생성하도록 사용된다. 필터 (330) 는 시스템 (300) 을 통해 흐르는 공기의 품질/무결성을 보장한다. 필터 (330) 는 시스템 (300) 을 통해 흐르는 공기로부터 원하지 않는 미립자 및 오염물을 제거하기에 적합한 임의의 유형의 공기 필터 (현재 또는 미래에 알려진 것이건 간에) 일 수 있다.
공기 유동이 특정 유속으로 섬유상 재료 (346) 를 통해 인출될 때, 기준 머플러 (344) 내의 섬유상 재료 (346) 는 진공 캐니스터 (340) 에서 압력 강하 (ΔP) 를 유발한다. 압력계 (350) (예를 들어, 디지털 압력 트랜스듀서) 는 섬유상 재료 (346) 의 공기 유동 저항 (R1) 을 나타내는 주어진 유량에 대해 이 압력 강하 (ΔP) 를 측정한다. 섬유상 재료 (346) 의 밀도 값 (ρ) 과 함께, 결정된 공기 유동 저항 (R1) 을 사용하면, 식 (2) 를 풀어서 전술한 바와 같이 섬유상 재료 (346) 의 유효 섬유 직경 (deffective) 을 결정할 수 있다. 시스템 (300) 은 이러한 계산을 수행하기 위한 전용 처리 로직 (예를 들어, 하드웨어 및/또는 소프트웨어) 을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에서, 전용 처리 로직은 계산을 수행하도록 프로그램된 범용 컴퓨터일 수 있다. 대안적으로, 시스템 (300)은 사용자가 계산을 수행하도록 프로그램된 범용 컴퓨터와 같은 별도의 시스템에 입력할 수 있는 압력 강하 (ΔP) 에 대한 정보를 표시하거나 제공할 수 있다.
그 후, 시스템 (300) 은 계산된 유효 섬유 직경 (deffective) 에 대한 알려진 실제 섬유 직경 (dfilament) 의 비율을 결정할 수 있으며, 이는 로빙으로부터 유효하게 분리되었던 섬유들의 평균 결과 분율을 나타내는 텍스쳐화의 백분율을 제공한다. 시스템 (300) 은 전술한 바와 같이 식 (3) 에 따라 섬유상 재료 (346) 의 텍스쳐화의 퍼센트를 결정하기 위해 이 비율에 100 을 곱한다. 일부 예시적인 실시형태에서, 시스템 (300) 은 추후 검색/사용을 위해 이 정보 (및 가능하게는 중간 계산들) 를 저장한다.
따라서, 시스템 (300) 은 섬유상 재료의 텍스쳐화에 대한 일관되고, 반복가능하며, 정확한 (예를 들어 ± 7% 이내의) 측정을 제공한다. 측정은, 예를 들어, 섬유상 재료의 음향 성능을 측정하고, 재료 성능에 대한 공정 변수의 변화 등을 연구하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시형태에서, 측정은 머플러 충전 작업 동안에 품질 제어를 수행하는데 사용된다. 이 예시적인 실시형태에서, 머플러에 채워지는 텍스쳐화된 섬유유리가 원하는 임계값 (예를 들어, 60%) 이하의 텍스쳐화 정도를 갖는 것으로 결정되면, 채워진 머플러는 불만족스럽다고 결정된다. 그 후, 시스템 (300) 은 또한, 공정 변수/조건을 한번에 하나씩 변화시키고 각각의 변화 후에 텍스쳐화 정도를 재평가하는 것과 같이, 텍스쳐화된 재료의 열악한 성능의 원인을 조사하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 개념들의 범위는 여기에 도시되고 설명된 특정한 예시적인 실시형태들에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 주어진 개시로부터, 당업자는 일반적인 발명 개념들 및 그들의 부수적인 이점들을 이해할 뿐만 아니라, 개시된 방법들 및 시스템들에 대한 명백한 다양한 변경들 및 수정들을 발견할 것이다. 따라서, 본원에 기술되고 청구된 바와 같이, 본 발명의 개념 및 그 임의의 등가물의 정신 및 범위 내에 있는 그러한 모든 변경 및 수정을 포괄하고자 한다.

Claims (18)

  1. 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법으로서, 상기 방법은
    일정량의 상기 섬유상 재료를 챔버 내에 제공하는 단계,
    상기 챔버 내에 미리 정해진 유속으로 공기를 도입하는 단계,
    상기 유속에서 상기 섬유상 재료를 가로지르는 압력 강하를 측정하는 단계,
    상기 압력 강하를 사용하여 상기 섬유상 재료의 유효 섬유 직경을 계산하는 단계, 및
    상기 유효 섬유 직경을 사용하여 상기 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 텍스쳐화 정도는 상기 섬유상 재료의 상기 유효 섬유 직경에 대한 상기 섬유상 재료의 실제 섬유 직경의 비율로서 표현되는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 텍스쳐화 정도는 상기 비율에 100 을 곱하여 계산된 백분율로서 표현되는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 실제 섬유 직경이 8 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 생산 머플러 및 기준 머플러 중의 하나인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유상 재료는 텍스쳐화된 섬유유리인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    성기 텍스쳐화된 섬유유리는 텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은
    텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급하여 머플러의 공동 내에 상기 섬유상 재료를 형성하는 단계, 및
    상기 공동으로부터 상기 챔버로 상기 섬유상 재료의 적어도 일부를 재배치하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 상기 섬유상 재료의 양은 80 g/L 내지 200 g/L 범위 내의 충전 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하는 방법.
  10. 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    일정량의 상기 섬유상 재료를 보유하기 위한 제 1 수단,
    미리 정해진 유속으로 상기 섬유상 재료를 통해 공기를 흡인하기 위한 제 2 수단,
    상기 유속에서 상기 섬유상 재료를 가로지르는 압력 강하를 측정하기 위한 제 3 수단,
    상기 압력 강하를 사용하여 상기 섬유상 재료의 유효 섬유 직경을 계산하기 위한 제 4 수단, 및
    상기 유효 섬유 직경을 사용하여 상기 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 결정하기 위한 제 5 수단
    을 포함하는, 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 생산 머플러 및 기준 머플러 중의 하나인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 수단은 진공 펌프, 유동 밸브 및 유량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 수단은 압력계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 4 수단은 식
    Figure pct00006

    을 풀도록 프로그래밍된 범용 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 5 수단은 식
    Figure pct00007

    을 풀도록 프로그래밍된 범용 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 범용 컴퓨터는 디스플레이를 포함하고,
    상기 텍스쳐화 정도는 상기 디스플레이 상에 표시되는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 섬유상 재료는 텍스쳐화된 섬유유리인 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 텍스쳐화된 섬유유리는 텍스쳐화 노즐을 통해 섬유유리 로빙을 공급함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 섬유상 재료의 텍스쳐화 정도를 정량화하기 위한 시스템.
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