KR810000850B1 - 유리 섬유 방사용 부싱 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리 섬유 방사용 부싱

제1도는 본 발명에 의한 부싱의 측면 단면도.

제2도는 제1도 Ⅱ-Ⅱ선에 있어서의 정면 확대 단면 부분도.

제3도는 부싱 내부 구조를 나타내는 평면 부분도.

본 발명은 유리 섬유 방사(紡사) 장치용의 부싱에 관한 것으로, 특히 조밀한 배열로 극히 많은 수의 오리피스가 천설된 저부 오리피스 플레이트를 비치한 부싱의 개량에 관한 것이다.

현재, 유리 섬유의 제조에 있어서는 부싱의 저부에 400 내지 2000개의 오리피스를 천설한 오리피스 플레이트를 비치하여 부싱 내의 유리 섬유 원료인 용융 유리를 그 정수두(static head)와 점성에 의해 오리피스를 통해 다수개의 유리 원추 형상으로 유출시켜 이들을 기계적으로 연신하여 섬유화하는 방법이 채택되고 있다.

그러나, 이와 같은 방법으로는 부싱 내의 용융 유리의 자중, 방사 장력 및 1100°내지 1300℃라는 높은 방사 온도 등으로 인하여 시간이 경과됨에 따라 오리피스 플레이트가 하방으로 점차 만곡 변형하여 철면(凹面)을 형성한다는 난점이 있다. 그리고, 이와 같은 변형은 오리피스를 통과하여 오리피스 플레이트의 하면에 형성된 용융 유리의 원추, 특히 외주부에 위치하는 오리피스부에 형성된 원추와 내부에 위치하는 오리피스부에 생성된 원추의 사이에 방열이 생겨서 방사를 불안정되게 한다.

또한, 상기한 오리피스 플레이트의 변형은 오리피스에서 유출되는 유리원추를 오리피스 플레이트 면을 따라 당기는 분력이 작용하게 되어 유리 원추의 안정성이 저하되어 원추의 흐름이 단절되거나 혹은 오리피스 플레이트의 하면에 연한 모세관 작용에 의하여 원추가 인접된 오리피스의 원추와 합류하는 형상이 야기되는 난점이 있는데, 일단 이와 같이 용융 유이 원추가 합류되면 다시 분리시키기가 지극히 곤란한 것이다.

이와 같은 난점을 해소하기 위하여 예를 들어 오리피스 간의 간격을 넓히거나, 오리피스 플레이트의 두께를 늘리거나 혹은 오리프스 플레이트 자체에 보강 리브를 고착한다는 등의 여러가지 방법이 제안되고 또 시행되고 있으나. 이와 같은 방법은 모두가 오리피스 플레이트를 대형화하고 나아가서는 부심 자체의 대형화를 가져오게 되고, 그 결과 용융 유리에 대한 균일한 가열 상태를 얻기가 어렵기 때문에 오리피스에서 유출되는 용융 유리 흐름의 성향을 불규칙적이게 함으로써 섬유가 절단되어 생산성이 저하되거나, 절단되지 않더라도 각 섬유의 직경이 고르지 못하게 되어 섬유의 강도 열화를 가져오게 된다. 더우기, 오리피스 플레이트로는 고가한 백금이 사용되기 때문에 부싱의 대형화는 소요 백금량을 증가시켜 설비 투자가 증대되고 결국 제품의 가격 인상이 이어지는 결점이 있는 것이다. 최근에 있어서는, 오리피스의 다공화에 의한 생산량의 증대와 부싱의 소형화에 의한 설비 투자의 저감이 강력히 요구되어 그 결과 오리피스 수가 2000 내지 6000개에 이르고 오리피스 간의 간격이 3mm 이하인 정도로서, 오리피스를 통해 유출된 용융 유리의 원추가 적절한 수단을 사용하지 않고서는 전술한 바와 같은 합류를 일으킬 정도로 조밀하게 오리피스를 천설하 표면이 평활한 오리피스 플레이트를 저면에 비치한 부싱도 사용되게 이르렀다.

이와 같이 조밀하게 천설된 평활한 오리피스 공(孔)을 구비한 부싱에서 유리 섬유를 양호하게 방사하기 위해서는 서로 인접되는 유리 원추가 오리피스 플레이트 하면에서의 흐름에 의해 합류되는 것을 방지하는 일이 불가결의 요건이 되는 것이다. 그러한 방지 목적으로서 미합중국 특허 제3905790호는, 공기 노즐을 사용하여 오리피스 플레이트를 향해 하방에서 냉공기를 분사하여 오리피스 플레이트의 표면과 오리피스를 통해 유출하는 용융 유리 원추의 표면을 냉각하여 용융 유리의 점도를 높이므로서 유리 원추의 합류를 방지하는 방법을 기재하고 있다. 그러나, 상기 미합중국 특허에 기재된 바와 같은 장치에 있어서는 평활한 오리피스 공이 매우 조밀하게 천설되어 있기 때문에 오리피스 플레이트가 마치 망과 같은 형태로 되어 그 강도가 저하되므로써 플레이트의 만곡 변형이 크게 생기게 마련이고, 그 결과 오리피스 플레이트로 향해 분사하는 공기류에 의한 용융 유리 원추의 냉각이 불균일해지고 따라서 섬유 직경의 불균일, 섬유의 절단 등을 야기하여 작업상의 악화 및 운전율의 저항을 가져오게 된다.

이와 같은 난점의 원인으로 되어 있는 부싱에 있어서의 오리피스 플레이트의 변형을 방지하기 위해, 오리피스 플레이트에 보강 리브를 용접 등으로 고착하여 보강하는 수단이 제안되고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 오리피스가 조밀하게 천설 배열되어 있는 플레이트를 가진 현재의 부싱에 있어서는 보강 리브 등을 고착할 만큼의 공간의 여유가 없고, 따라서 보강 리브를 고착할 부분 만큼 오리피스의 배열 간격을 넓힐 필요가 있는 바, 이것은 바로 오리피스 플레이트의 면적이 확대되는 결과가 되어 결국 작은 면적에 다수의 오리피스를 보유시키려는 현재의 요구에 상반되는 결과가 되는 것이다. 더우기, 그와 같은 보강 리브를 고착하였을 때는, 이들 보강 리브에 의하여 오리피스 플레이트 하면의 유리 원추가 몇개의 그루우프로 구분되어지므로 각 그루우프의 외주에 위치하는 유리 원추와 내부에 위치한 유리 원추에 있어서 복사 방열 조건이 달라진다. 즉, 각 그루우프의 외주부에 위치하는 오리피스에서 유출한 용융 유리 원추는 내부에 위치해 있는 오리피스로 생성된 유리 원추에 비해 복사 방열량이 보다 크게 되므로 보다 냉각되어 저온으로 되기 때문에 오리피스 플레이트 상에 있어서의 온도 분포가 균일하게 되어 이것이 생산성을 저하시키는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 단위 면적당의 오리피스의 수를 증가하는 또한 변형 방지에 충분한 만큼 보강된 오리피스 플레이트가 비치된 유리 섬유 방사용 부싱을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은, 오리피스 플레이트의 보강 리브가 유리 섬유 방사의 생산성이나 제품의 품질을 저하시키는 일이 없도록 고착된 오리피스 플레이트를 비치한 유리 섬유 방사용 부싱을 제공하려는 것이다. 본 발명의 또 하나의 목적은, 충분히 보강되어 있음에도 불구하고 그 제조 가격이 저렴한 유리 섬유 방사용 부싱을 제공하려는 것이다.

본 발명은 이와 같은 목적을 구체적으로는 오리피스를 통해 유출한 용융 유리가 오리피스 표면에서 용융 유리 원추를 형성하는데 통상적으로는 이들 원추가 서로 합류해 버릴 정도의 다수의 오리피스가 조밀하게 천설되어 있는 표면이 평활한 플레이트의 구멍을 천설한 오리피스 플레이트를 저면에 비치하는 부싱의 내부에 오리피스 플레이트와 간격을 두고 병렬로 신장되어 대향하는 부싱의 측벽을 연결하는 비임 부재와 이 비임 부재와 오리피스 플레이트를 연결하는 봉부재로 구성되는 보강 부재를 고착함으로써 달성하는 것이다.

상술한 바 목적 및 기타 목적 그리고 본 발명의 특징과 그 이점은 본 발명의 실시예에 관한 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

먼저 제1도 및 제2도를 참조하면, 본 발명에 의한 유리 섬유 방사용 부싱은 그 저부에 다수의 오리피스(1)가 지극히 조밀하게 천설된 오리피스 플레이트(2)를 부착한 것으로 되어 있다. 이 부싱의 내부에는 오리피스 플레이트(2)와 간격을 두고 플레이트면과 병열로 신장되어 대향하는 부싱의 측벽(3), (3')에 비임 부재(4), (4)…의 각 단부가 예를 들어 용접 등으로 고착되어 있고, 이 비임부재(4), (4)…와 오리피스 플레이트(2)에는 소직경의 봉(5)이 고착되어 양자를 연결함으로써 상기 비임 부재(4)와 봉(5)이 보강 부재를 구성하고 있는 것이다.

상기 비임 부재(4)는 제3도에 도시한 바와 같이 부싱이 장방형인 경우는 그 길이방향과 직각방향으로 부싱의 크기에 따라 임의의 갯수로 고착되고, 상기 봉(5)은 비임 부재의 길이에 따라 임의의 갯수로 고착된다.

그리고, 부싱이 원통형인 경우에는 비임 부재(4)는 원의 중심으로부터 방사상으로 고착되어도 혹은 병렬 상태로 고착되어도 좋으나 부싱내의 비임 부재의 배열 형상은 이에 한정되지 않고 격자 형상 기타 필요에 따라 임의 형상의 배열이 가능함은 물론이다.

상기 비임 부재의 하연부와 오리피스 플레이트와의 간격은 비임 부재가 오리피스 플레이트에 너무 근접되어 있으면 오리피스로의 용융 유리 공급에 열향을 끼치게 되고 한편, 너무 떨어지면 봉의 신장 또는 변형율이 크게되어 오리피스 플레이트를 지지하는 효과가 저감되므로 1.5 내지 10mm 범위 내가 바람직하다.

이와 같은 비임 부재의 형상은 판상이라도 봉상이라도 좋으나 고가의 백금을 사용하기 때문에 오리피스 플레이트의 변형을 방지하는데 충분한 최소의 치수로 하고, 또한 비임 부자와 오리피스 플레이트를 연결하는 봉에 관해서도 마차가지다. 그리고, 하나의 부싱에 사용되는 비임 부재의 수와, 하나의 비임 부재와 오리피스 플레이트를 연결하는 봉의 수에 관해서도 마찬가지 이유로 소망의 보강 효과르 얻을 수 있는 최소한의 개수로 한다.

사용하는 오리피스 플레이트의 크기와 천설되는 평활 오리피스 공의 개수에 따라 다르기는 하나, 상기 비임 부재는 10 내지 50mm 정도, 봉은 5 내지 20mm 정도의 간격으로 배치 고착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 부싱은 상술한 바와 같은 구조로 이루어지기 때문에, 그 결과 오리피스 플레이트는 비임 부재와 봉으로 되는 보강 부재에 지지되고 오리피스 플레이트를 하방으로 만곡하려는 응력은 상기 보강 부재에 의해 감당되므로 변형을 방지할 수가 있다. 더우기 오리피스가 조밀하게 천설된 오리피스 플레이트 일지라도 보강 부재를 오리피스 플레이트에 고착함으로 인하여 사용할 수 없게 되는 오리피스의 수는 봉이 고착되는 부분의 오리피스에 한정되기 때문에 전체의 오리피스 수에 비해 지극히 근소함으로 각 오리피스에서 유출한 용융 유리 원추 상호 간의 온도의 불균일 들을 야기할 염려가 극히 적은바, 종래 알려져 있는 보강재로서의 리브를 갖는 오리피스 플레이트와 같이 리브 설지 부분의 오리피스 간의 간격을 넓게 잡을 필요도 없거니와 오리피스 플레이트 상에 몇개의 그루우프로 나누어 천설할 필요도 없으며, 전면에 걸쳐 균일하게 오리피스를 천설한 오리피스 플레이트를 사용할 수 있는 것이다.

또한, 종래의 경우에 볼 수 있는 바, 즉, 보강 리브에 의하여 구분되어 오리피스가 몇개의 그루우프를 형성하고 있는 오리피스 플레이트를 저부에 갖는 부싱을 사용할 시에도 본 발명에 의한 보강 부재를 적용하여 개개의 오리피스 그루우프에 야기될 수 있는 변형을 방지할 수 있다는 점을 지적해 둔다.

본 발명의 또 다른 이점은 오리피스에서 유출한 용융 유리의 원추가 서로 합류되어 있을 시에 각 오리피스마다의 원추로 분리하는 분리 작업의 능률을 올릴 수가 있다는 점이다. 즉 , 이와 같은 경우 전술한 바와 같이 오리피스 플레이트를 향하여 하방으로부터 공기 노즐에서 공기류를 분출시켜 오리피스 플레이트르 냉각하면서 합류된 용융 유리를 오리피스 플레이트로 부터 떼어내어 각 오리피스마다의 원추로 분리시키는데, 어느 정도 분리가 진행되면 오리피스를 통과하여 유출되는 고온도의 용융 유리의 유량과 지출되는 열량이 증가되기 때문에 오리피스 플레이트의 온도가 상승되어 재합류를 일으키는 경향이 강해지며, 이로 인하여 오리피스의 수가 많아질수록 분리 작업은 곤란한 것으로 되어 있다.

그러나, 본 발명에 의한 부싱에 있어서는 오리피스 플레이트에 봉이 고착되어 있는 부분이 존재하고 그 부분에서는 서로 인접되는 오리피스와 오리피스의 간격이 크므로 합류된 용융 유리의 분리를 개시하면 이 부분부터 먼저 분리가 시각되며 이 부분에 의하여 그루우프된 상태로서 분리가 진행되기 때문에 재합류가 일어날 가능성이 적어지며 작업 능률이 향상된다.

실제로, 본 발명에 따르면 용융 유리 원추의 합류를 분리하는데 소요되는 시간을 종전 기술의 경우에 비하여 거의 1/2로 단축시킬 수 있게 되었다.

상술한 바와 같은 본 발명의 이점을 더욱 명백히 하기 위하여 이하에 본 발명의 실시예를 들겠다.

[실시예 1]

오리피스의 수가 2000이고 오리피스 간의 간격이 1.80mm이며 보강 리브 3개를 직접 고착한 오리피스 플레이트를 저부에 비치한 부싱에 의하여 유리 섬유 방사를 시행하였던 바, 오리피스 플레이트의 변형에 의한 부싱의 수명은 0.8개월이었고, 리브를 7개로 하였을 때의 부싱의 수명은 2개월이었으나 오리피스 플레이트 상의 온도 분포의 불균형으로 방사성능이 좋지 못하였다.

이에 대하여 본 발명에 의한 보강 부재를 11개 적용한 부싱의 수명은 12개월로 오리피스 부분의 온도의 불균형은 거의 없었다. 이 경우 사용된 보강 부재는 1개의 비임 부재에 3개의 봉이 고착된 형상이고, 따라서 오리피스 플레이트는 보강 부재 하나에 3점에서 고착 지지된 것이다.

[실시예 2]

오리피스의 수가 4000이고 오리피스 간의 간격이 1.80mm이며 5개의 보강 부재가 직접 고착된 오리피스 플레이트를 저부에 비치한 부싱에 의하여 유리 섬유 방사를 시행하였던 바, 오리피스 플레이트의 변형에 의한 부싱의 수명은 0.6개월이었고, 오리피스 부분의 온도 분포가 다소 불균형한 것으로 나타났다. 이에 대하여 본 발명의 보강 부재를 17개 적용한 부싱의 수명은 10개월이었고, 오리피스 부분의 온도 분포의 불균형이 거의 인정되지 않았다. 여기에 사용된 보강 부재는 실시예 1의 경우와 마찬가지로 비임 부재 하나당 3개의 봉으로 고착 지지된 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 부싱의 내부에 비임 부재와 봉으로 되는 보강 부재를 부싱측벽과 오리피스 플레이트에 각각 고착함으로써 오리피스 플레이트의 변형을 방지하고 안정된 유리 섬유방사를 가능케 한것이다.

Claims (1)

1. 오리피스를 통하여 유출한 용융 유리가 용융 유리의 원추를 형성하고 이들 원추가 서로 합류되어 버릴 정도로 다수의 오리피스가 서로 조밀하게 천설되어 있는 표면이 평활한 오리피스 플레이트를 저면에 비치한 부싱에 있어서 상기 부싱의 내부에 오리피스 플레이트와 간격을 두고 병렬로 신장되어 대향하는 부심의 측면을 연결하는 단일 또는 복수개의 비임 부재와 이 비임 부재와 오리피스 플레이트를 연결하는 최소한 1개의 봉으로 이루어지는 보강 부재를 고착한 유리 섬유 방사용 부싱.

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