KR810000696B1 - 열가소성 플라스틱과 같은 물질로 섬유를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열가소성 플라스틱과 같은 물질로 섬유를 제조하는 방법

제1도는 유리섬유 제조 방법을 성취시키기 위한 장치의 제1실시예의 단면도.

제2도는 제2실시예의 단면도.

제3도는 제2도 실시예의 유리공급 오리피스들과 운반 젯트 노즐들의 부분적인 하부 평면도.

제4도는 제6도의 선 4-4를 따라 절취한 다른 실시예의 단면도.

제5도는 제6도의 선 5-5를 따라 절취한 단면도.

제6도는 제4도 및 5도에 도시된 장치의 부분적인 하부 평면도.

제7도는 제3실시예의 단면도.

제8도는 제4실시예의 도식적인 사시도.

제9도는 제5실시예의 부분적인 단면도.

제10도는 제9도의 오른편에서 본 입면도.

제11도는 제6실시예의 단면도.

본 발명은 예로, 유리와 같은 미세화가 가능한 물질로부터 섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에 따라, 주개스류와, 운반젯트로 불리우고 주개스류와 마주치게끔 지향되며 주개스류 내로 침투할 수 있게끔 충분한 운동 에너지를 갖는 부개스류를 발생시켜, 주개스류 내로 젯트의 침투경로에 인접한 곳에 상호 작용 지역을 형성시키며, 가열에 의해 연성화된 미세화 물질을 주개스류의 경계지역에 공급하여 상기 개스류 내로 침투시킴으로써 상기 상호작용 지역에 도달시키게 해, 물질을 섬유로 미세화시킨다.

본 발명의 목적은 미세화 물질을 상호 작용지역으로 침투시킴으로써 개선된 방법를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 미세화물질로부터 섬유를 제조하기 위한 방법은 공급장치로부터 미세화물질류를 이송하며, 공급장치로 부터 이격되며 미세화 물질류를 횡단하는 경로로 주개스류를 지향시키며, 주개스류보다 적은 단면적을 갖는 부개스를 주개스류로 부터 이격된 지점으로 부터 주개스류로 지향시켜, 미세화 물질류와 주개스류가 만나는 지역에 주개스류와 부개스류의 상호작용지역을 형성시키게 하는 공정등을 포함한다.

또한 본 발명에 따라, 최소 방향들이 서로 각을 이루는 주개스류와 부개스류인 운반젯트가 사용되며, 부개스류가 주개스류로 유입되어 상호 작용지역을 형성시킬 수 있게끔 부개스류가 충분한 운동에너지를 가지며, 미세화 물질이 각개의 류(流)형태로 상기 상호 작용지역에서 개스들에 의해 이동되며, 상기 물질류의 경로를 상호작용 지역의 하류에 위치된 구조적인 요소들로 부터 떨어져 있게하고 또한 물질류에 대한 주개스류 및 물질류의 공급장치들로부터 발산되는 열의 영향을 감소시키도록 물질류가 물질 공급장치와 주개스류사이의 자유공간을 가로질러 통과하게 되게끔 구성된 미세화 물질로 섬유를 제조하는 장치가 제공된다. 자유공간은 상호 작용지역의 하류에 위치된 장치의 모든 요소들로 부터 섬유의 경로를 이격유지시킬 수 있게 하며 주개스류와 연성화된 섬유화 물질을 공급하는 요소들로부터 발산되는 열의 영향을 감소시킬 수 있게 한다.

또한 본 발명의 방법을 성취시키기 위해, 하나의 주개스류를 분사하기 위한 제1장치와, 하류에서 상호작용 지역을 형성시키게끔 주개스류내로 횡방향으로 유입될 수 있도록 지향되며 주개스류의 체적당 운동에너지보다 큰 체적당 운동에너지를 갖는 부개스류인 적어도 하나 이상의 운반 젯트를 분산하기 위한 제2장치와, 미세화 물질류를 상호 작용지역으로 유입되는 지점까지 공급하기 위한 오리피스등을 포함하며; 상기 오리피스와 주개스류 사이에 공간을 제공하도록 구조된 장치가 제공된다.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조해 설명될 것이다.

도면들을 참조할 때, 주개스류는 항상 12A로 표시되며 운반젯트용 오리피스 및 유리용 오리피스들은 각각 36, 37들로 표시된다.

제1도는 미세화 물질인 용융된 유리를 유입시키기 위한 호퍼(hopper) 201이 조합된 도가니 200을 갖는 제1실시예를 도시한다.

발생기 202로부터 주개스류가 도가니 200보다 낮은 높이로 수평적으로 분사된다.

운반젯트 36용의 오리피스는 관 205에 의해 운반 개스젯트의 버너(burner) 또는 다른 공급원에 연결된 관 204에 연결되는 젯트관 203의 하부 개방단에 형성된다.

젯트관 203은 주개스류 12A의 축에 대해 각을 두고 위치되며, 젯트오리피스 36은 발생기 202로부터 분사되는, 주개스류의 경계선 위로 거리를 두고 위치된다.

운반젯트 및 주개스류는 알려진 방식으로 상호 작용지역을 발생시키도록 서로 작용하는데, 상기 상호 작용지역을 오리피스 37보다 아래에 형성된다.

유리는 오리피스 37로부터 양질의 류(流) 또는 단섬유 S의 형태로 상호작용지역으로 유입되어, 그곳에서 알려진 방식으로 섬유로 미세화된다.

제1도의 실시예에 있어서, 오리피스 37과 주개스류 12A의 상부 경계선 간의 수직거리는 약 10 내지 100㎜가 된다. 주개스류 12A방향으로 측정한 오리피스 36과 오리피스 37의 축선간의 거리는 4 내지 10㎜로 된다. 더욱, 장치의 여러 부품들의 위치 및 간격들 때문에, 젯트관 203은, 즉 결과적으로 젯트는 주개스류 12A의 축에 대해 각을 두고 위치되어야 하는 것이 바람직하다. 이각은 90°보다는 적게되어야 하며, 보통 45°내지 85°의 범위에 있게 될 것이며, 75°내지 85°의 범위가 바람직하다.

각과 간격의 관계는 수직적으로 대체로 오리피스 37보다 낮은 위치에서 상호작용지역의 발생을 위해 적합하다. 젯트관 203은, 즉 결과적으로 오리피스 36은 주개스류 12A의 방향에서 볼 때 물질류 S의 상류에 위치시키는 것이 바람직하다.

젯트관 203의 지향각은 일반적으로 주개스류를 횡단하는 방향으로 운반젯트의 분사를 이루게 하여야 하나, 섬유의 이동을 조장시키도록 주개스류의 하류로의 미세화된 섬유의 이동을 조장시키도록 주개스류의 하류 방향으로의 힘을 발생시킬 수 있게끔 정해져야만 된다.

본 발명의 방법을 성취시키기 위해, 상기에 설명한 바와 같은 다수의 유리 섬유 미세화조립체들 또는 스테이션들을 갖는 장치가 바람직하게 제공된다.

유효지역에서의 주개스류와 운반젯트의 운동에너지와 그들의 온도 및 속도, 그리고 유리의 온도, 또한 유리용 오리피스와 운반젯트용 오리피스의 크기들간의 관계등을 포함하는 매개변수들은 어떤 경우 이미 알려진 장치의 매개변수들로부터 변경될 수도 있다는 것을 주지해야 하지만, 대체로 그것들과 일치할 것이다.

이리하여 본 발명은 유리 주입용 오리피스를 주개스류의 최근접 경계선으로 부터 이격시키게끔 하고 있다. 다른 수정등이 활용될 수도 있는데, 그중의 일부는 뒤에 설명될 것이다.

종래의 발명과 비교할 때, 본 발명에서는, 유효지역에서의 주개스류의 운동에너지에 대한 운반젯트의 운동에너지 비의 한계가 거의 제한되지 않게 되며, 효과적인 결과는 주개스류의 운동에너지에 대한 운반젯트의 운동에너지 비가 4 : 1 내지 35 : 1의 범위내에 있을 때 성취될 것이다.

운반젯트용 오리피스의 크기는 종래장치에 사용되던 오리피스의 크기보다 작게 될 것이다. 예로, 운반젯트용 오리피스는 유리용 오리피스보다 작게 될 것이다. 즉, 운반젯트용 오리피스의 직경은 유리용 오리피스의 직경의 약 1/6 내지 1배로 될 것이다. 그리고 운반젯트의 오리피스 직경은 약 0.3 내지 2.5로 될 것이다.

운반젯트용으로 작은 오리피스를 사용할 때는 높은 운반젯트 압력의 사용이 요구되나, 다른 작동 조건들은 대체로 동일하게 유지 된다.

2 내지 25바(bar)의 운반젯트 압력을 사용하는 것이 가능하다.

동일한 직경을 갖는 운반젯트들을 포함하는 발명의 실시예들에 있어서 주개스류의 방향으로 측정한 운반젯트용 오리피스의 축과 유리용 오리피스의 축간의 거리는 운반젯트의 오리피스 직경의 약 3 내지 4배로 될 것이며 또는 약 1 내지 10㎜로 될 것이다.

제1도에 도시된 장치의 작동시에, 화살표 206으로 표시된 바와 같은 운반젯트에 의해 공기류가 유입되며, 유입된 이들 공기류들은 유리 단 섬유 S위로 흘러, 주개스류의 경계선에 접근함에 따라 단섬유를 운반젯트 쪽으로 더욱 더 끌어당긴다.

이러한 활동으로 유리단 섬유는 상호작용 지역내로 일정하고 안정되게 유입될 수 있다.

제1도는 도가니 200, 관 204 그리고 발생기 202를 포함하는 유리 미세화 조립체의 모든 주요 요소들 간 및 둘레에 상당한 공간이 존재한다는 것을 도시하고 있다. 주요요소들 간의 이러한 간격증가로, 도가니 200으로 부터 다른 요소들로의 열전달은 감소된다.

그 결과로 유리온도를 더욱 쉽고 정확하게 제어할 수 있다. 또한 발명에서는 더 높은 온도에서 용융된 유리 또는 다른 미세화물질의 사용이 용인되며 더 높은 출력을 얻게 할 수도 있다.

비록 제1도에는 단일의 섬유 제조 스테이션이 도시되었지만 다수의 이러한 스테이션들을 주개스류 방향에 대해 횡방향으로 위치시키는 것도 가능하다.

오리피스 37은 단순한 오리피스로될 수도 있으며, 뒤에 제2도 및 3도에 참조해 설명될 바와 같은 오리피스로 될 수도 있을 것이다.

제2도 및 3도를 참조하면, 주요요소들의 일반적인 배치는 제1도의 배치와 유사하나 오리피스 37과 주개스류 12A의 상부 경계선 간의 수직 거리는 짧아졌다는 것을 알 수 있다.

도가니 200의 축부들은 도가니로 부터의 열손실을 감소시키고 도가니의 고열로부터 젯트관 203들을 보호하도록, 예로 Al₂O₃를 60% 포함하는 섬유질의 알루미나 절연체 207로 보호된다.

도가니 200은 용융된 유리의 열에 대해 지탱할 수 있도록 보통 백금합금으로 제작되며 열절연체 207은 예로, 스테인레스강과 같은 저렴한 금속으로 제조되어 젯트관 203과 같은 다른 요소들의 일부를 구성하는 것이 가능하다.

절연체 207을 제공함으로써, 한쪽편의 유리와 다른쪽 편의 운반젯트를 형성하는 개스간의 온도차를 크게 유지시킬 수 있다.

이러한 방식으로, 운반젯트가 비교적 낮은 온도를 가질 때라도 절연체 207은 과도한 열손실을 초래시킴이 없이 유리를 비교적 높은 온도로 유지시킬 수 있다. 유리통로는 도가니 바닥에서 구멍 37C를 가지며, 그 구멍의 상하 양쪽으로는 점점 확대되어 있다. 구멍 37C 위에서의 확대는 깔대기 형으로 이루어져 상기 구멍을 통해, 유리단 섬유 S를 유출시키는 소형저장소를 제공하는 하부 확대부 쪽으로 유리의 흐름을 조장시킨다. 공급 오리피스 37의 둘레는 구멍 37C의 둘레의 2 내지 3배로 되며, 이 공급저장소의 모든 둘레부는 유리로 배여있어, 특히 높은 온도에서 오리피스에서의 유리 벌브(bulb)의 안전성에 기여한다. 공급저장소가 제공됨으로써, 형성된 유리벌브의 기부는 더욱 크게되며, 결과적으로 더 긴 벌브를 형성시키게 해, 유리 공급지점과 벌브로부터 단섬유 S가 형성되는 지점간의 거리가 더 길게 된다.

유리공급지점과 단섬유 S가 발생되는 지점간의 거리의 증가로 미세화 스테이션의 요소들 위에 섬유가 축적되는 경향이 감소되게 된다.

공급저장소가 원형으로 될수도 있지만, 제3도에 도시된 바와 같이 주개스류 12A의 흐름방향으로 길게 형성되게끔 타원형을 갖는 것이 이롭다.

제2도 및 3도를 참조해 설명된 유리공급장치를 제공함으로써, 구멍 37C는 유리공급용의 실제 오리피스 또는 유리공급제어 오리피스를 형성할 수도 있을 것이다.

제2도, 제3도의 실시예에 있어서, 운반젯트의 압력은 이롭게도 오리피스 36와 주개스류 사이의 거리 때문에, 종래의 장치에서보다 조금 높게 된다. 결과적으로, 약 2㎜의 오리피스 36에서의 운반젯트의 압력은 2 내지 10 바로 될것이며, 1㎜의 오리피스 36에서는 2 내지 25바로 될 것이다.

고압 및 높은 운동에너지를 갖는 운반젯트를 사용할 수 있게 되면, 오리피스 37에 의해 공급되는 유리의 양을 증가시키게 할 수 있을 뿐만 아니라 형성된 유리벌브의 안정도 및 유리류의 균일성을 증가시키게 할수 있어, 결과적으로 제조된 섬유들의 균일성의 증가가 이루어지게 된다.

더욱, 더 높은 압력을 갖는 운반젯트의 사용 가능성 및 오리피스 36,37들이 주개스류로 부터 거리가 떨어져 있다는 사실은 오리피스 36과 오리피스 37간의 상호 축방향거리를 더 크게 할 수 있다는 데에서 중요한 것이다. 부가적으로, 또한 이들 요인들은 예로 12바까지의 운반젯트 압력이 사용될 때는 오리피스 36의 칫수의 1 내지 2배의 칫수를 갖고, 또한 12 내지 25바의 운반젯트 압력이 사용될 때는 2 내지 3배의 치수를 갖는, 오리피스 36의 칫수보다 더 큰 오리피스 37의 사용을 도모한다.

제2도 및 3도의 실시예에서, 주개스류의 흐름방향에 대해 횡방향으로 측정한 저장소의 폭은 대표적인 경우에, 오리피스 36의 직경의 1.3 배로 될 것이며, 그 길이는 폭의 두배로 될 것이다.

제2도 및 3도의 실시예에서 제조는 다음표에 주어진 작동 매개변수들 및 결과들로 성취되었다.

제4도, 제5도, 제6도의 실시예에 있어서 도가니 200은 호퍼 201과 합체된다.

구조물 202는 주개스류 12A를 도가니 아래에서 대체로 수평방향으로 향하게 한다. 도가니는 제6도에 도시된 바와 같이 서로 엇갈려 배치된 오리피스 37A와 오리피스 37B들과 조화된다. 공급관 204는 오리피스 37B에 인접한 운반젯트용 오리피스 36B가 제공된 분기관 및, 오리피스 37A에 제휴되는 오리피스 36A가 제공된 분기관을 갖는다. 모든 오리피스 36A, 36B, 37A, 37B들은 주개스류 12A의 상부경계선 위로 거리를 두고 위치된다. 이 구조물은 엇갈린 배치를 갖는 다수의 미세화 스테이션들을 포함할 뿐만 아니라 오리피스들과 주개스류의 경계선 사이에 수직거리 제공을 가능하게 한다. 상기에 설명한 실시예들에 있어서, 유리류 또는 단 섬유들은 완전히 미세화되지 않고 주개스류 12A를 통과해 버릴 수 있고, 일부의 단섬유들은 너무 조속히 고형과될 수 있어 생성된 제품에 두꺼운 섬유가 존재되게 된다. 이러한 단점은 주요요소들이 제2도 및 3도와 일반적으로 동일한 방식으로 배치되나 부가로 판 208이 주개스류 공급원 202의 출구에 설치되게끔 구성된 제7도의 실시예에 의해 방지될 수 있다.

이판은 도시된 바와 같이, 주개스류의 하부에서 연장되며, 아래쪽으로 만곡되어 있다.

이판은 관 211에 의해 공급되는 공기 또는 다른 개스를 유입시키기 위한 틈새 210을 갖는 연장판 209로 이어지게 된다.

본 실시예에 있어서 판 208, 209들의 만곡편들은 주개스류를 편향시키게 하는 경계 효과를 제공하여, 오리피스 37과 주개스류 사이의 자유공간을 증가시키게 된다.

이러한 방식으로, 주개스류의 두께가 미세화 지역에서 증가되어, 유리가 주개스류를 통과하는 경향이 제거될 수 있으며 요구되는 미세화가 이루어지기 전에 섬유의 조기냉각이 발생되는 것을 제거시킬 수 있다.

제7도에서, 틈새 210에서의 공기의 압력은 3 내지 6바로 될 것이다.

제8도의 실시예에 있어서, 발생기 202는 개스상의 운반젯트를 각각 공급하는 일련의 오리피스 36들을 갖는 관 212아래에 위치된다.

유리는 공급관 214에 의해 충만된 저장소 213으로부터 공급된다. 저장소 213은 벽 215와 같은 벽독을 가지며, 또한 립(lip) 216을 갖는다. 용융된 유리 시이트는 립 216위로 흘러 운반젯트까지 아래로 흘러, 그곳에서 단섬유 37S들로 분리된다. 각각의 단 섬유들은 각각 상응하는 운반젯트들에 인접한 곳에서 형성되어 상호작용지역으로 유입됨으로써 섬유로 성형된다.

본 실시예에는 슬래그(Slag) 및 다른 광물등과 같은 내화성 또는 부식성이 큰 물질로 섬유를 제조할 때 이롭다. 이러한 형태의 물질들은 오리피스를 과대하게 형태의 물질들은 오리피스를 과대하게 마모시키게 하여 결과적으로 도가니 및 다른 콘테이너들을 자주 교체시키게 해 섬유제조 공정을 방해시키게 한다.

전술한 실시예들에서와 마찬가지로, 오리피스 36과 주개스류의 경계선 사이의 거리는 5 내지 10㎜로 될 것이다.

유리시이트가 립 216으로부터 배출되는 지점과 오리피스 36사이의 거리는 2 내지 10㎜로 될 것이다.

특히, 미세화물질이 유리공급 오리피스들을 폐쇄시키게 하며 또는 고온에서 오리피스 둘레를 부식시키게하는 경향을 가질 때, 그러한 미세화 물질의 처리를 쉽게하기 위하여, 예로 산화크롬 또는 알루미나로 구성된 물질인 내화성을 갖는 불활성 또는 부식 저항 물질들로 제작된 요소들을 갖는 실시예가 사용될 것이다.

이러한 실시예는 제9도 및 10도를 참조해 설명될 것이다. 도가니 217은 내화성 산화물을 포함하는 물질로 제작된다.도가니에는 용융된 미세화 물질 218이 공급된다.

상기 도가니의 한쪽벽에는 각각의 단섬유 S들 용의 분리된 공급 채널(C hannel)들을 형성하는 홈 219를 갖는 립이 형성되어 있다.

발생기 220은 홈 219바로 아래에서 출구 노즐 202를 통해 시이트 형태로 주개스류를 공급한다. 운반 젯트 오리피스 36들은 공급원 221에 연결된 관 204로부터 공급된다.

오리피스 36들은 상호 작용지역으로 유입되어 섬유로 성형될 하향 단 섬유 S아래에 상기 단 섬유 S에 대해 대체로 수직으로 위치된 지점에서 상호 작용지역을 발생시키게끔 위치된다.

홈 219는 주개스류의 상부 경계선 바로 위에 배치될 것이며, 그 사이의 거리는 50 내지 100㎜로 될 것이다.

또한 오리피스 36은 상기 상부 경계선 위로 5 내지 10의 거리를 두고 위된한다.

매우 높은 온도를 갖는 미세화 물질은 섬유의 성형을 위해 가장 좋은 온도를 갖게끔 온도를 감소시키기 위해 냉각시키는 것이 바람직하다.

주개스류와 홈 219간의 이격자체로도 필요한 냉각을 제공할수도 있으나, 예로 운반젯트 및 주개스류의 온도를 저하시키는 등의 보조적인 냉각을 제공하는 것도 가능하다.

제11도는 제1도의 실시예와 유사하나 보조 운반젯트를 갖는 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 오피리스 223를 갖는 젯트관 222는 주개스류의 흐름방향으로 볼때 단섬유 S의 하류에 위치된 지점에 배치된다. 한개의 관 222가 각각의 미세화 스테이션에 제공될 수 있으며, 상기관 224에는 관 225에 연결된 관 224를 통해 개스가 공급될 것이다.

보조관 222들은 특히 단 섬유 S의 자유낙하 거리가 비교적 클때 사용되며, 보조 운반젯트는 단 섬유들이 오리피스 36으로부터 분사되는 운반젯트와 주개스류 12A들의 상호작용 지역에 근접되게 도달했을 때 상기 단 섬유들을 안정화시킨다. 주 운반젯트와 대체로 동일한 칫수 및 동일한 압력 및 속도를 갖는 보조 운반젯트를 제공함으로써, 두개의 운반젯트들이 제11도에 화살표로 표시된 바와 같이 단섬유 S에 대해 다소 대칭적으로 분포되는 유도류들을 발생시켜, 단섬유를 상호작용지역으로의 유입지점인 운반젯트들 사이에 존재하는 안정위치에 유지시키게 한다.

상기된 모든 실시예들에 있어서, 오리피스 36은 주개스류의 흐름방향으로 보았을 때 유리공급장치의 상류에 위치된다.

비록 이것이 오리피스 36의 양호한 위치라 하더라도, 오리피스 36은 유리공급장치 또는 단섬유 S에 대해 다른 위치에 설치시킬 수도 있다.

이와 같은, 오리피스 36은 주개스류의 흐름방향으로 보았을 때 유리공급장치 또는 단섬유 S의 하류에 위치될 수도 있을 것이다.

이 경우에, 단섬유 S는 주개스류의 표면에서, 운반 젯트의 바로 하류에 형성된 상호 작용지역 주위 및 상기 지역내로 통과되어, 상기 지역의 주개스류 내부로 유도될 것이다.

Claims (1)

1. 미세화 물질로 섬유를 제조하기 위한 방법에 있어서, 최초방향들이 서로 각을 이루는 주개수류와 부개스류인 운반젯트가 사용되며, 부개스류가 주개스류로 유입되어 상호 작용지역을 형성시킬 수 있게끔 상기 부개스류가 충분한 운동에너지를 가지며, 미세화 물질이 각개의 류(流) 형태로 상기 상호 작용 지역에서 개스들에 의해 이동되며, 상기 물질류의 경로를 상기 상호 작용 지역의 하류에 위치된 구조적인 요소들로부터 떨어져 있게 하고 또한 물질류에 대한 주개스류 및 물질류의 공급장치들부터 발산되는 열의 영향을 감소시키도록 물질류가 물질공급장치와 주개스류 사이의 자유공간을 가로질러 통과하는 것을 특징으로 하는 열가소성 플라스틱과 같은 물질로 섬유를 제조하는 방법.

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