KR820000846B1 - 유리 또는 플라스틱 물질에서 섬유를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리 또는 플라스틱 물질에서 섬유를 제조하는 방법

제1도는 본 발명의 한 실시예의 수직단면도.

제2도는 제1도의 선 2-2의 단면도.

제3도는 제4도의 선 3-3의 수직단면도.

제4도는 제3도의 선 3-3의 저면도.

제5도는 제3도와 유사한 상세한 수직단면도.

제6도는 운반젯트 개스를 분배공급시키는 장치의 사시도.

제7도는 다수의 섬유성형 스테이션(Station)의 부분적인 수평단면도.

제8도는 운반젯트에 개스를 공급하는 관을 장착시키는 장치의 사시도.

제9도는 다른 실시예의 관해 도시한 제10도의 선 9-9의 단면도.

제10도는 제9도의 선 10-10의 단면도.

제11도는 제3도와 유사한 보조공기 공급장치의 다른 실시예의 단면도.

제12도는 상기 장치의 또다른 실시예의 단면도.

제13도는 또다른 실시예의 단면도.

제14도는 제13도에 도시된 부분의 저면도.

본 발명은 예를들면 유리와 같은 미세화가 가능한 물질로부터 섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에 따라, 주개스류(main gaseous current)와, 운반젯트로 불리우며 주개스류와 마주치게끔 지향되고 주 개스류내로 침투할 수 있게끔 충분한 운동에너지를 갖는 부개스류(secondary gaseous current)를 발생시켜, 주개스류 내로의 젯트의 침투경로에 인접한 곳에 상호작용 지역을 형성시키며, 가열에 의해 연성화된 미세세 물질을 주개스류의 경계지역에 공급하여 상기 개스류내로 침투시킴으로써 상기 상호작용 지역에 도달시키게 해, 물질을 미세화하여 섬유를 제조한다.

본 발명의 목적은 개량된 섬유제조방법을 제공하는 것으로서, 본 발명에 따른 미세화물질로 섬유를 제조하는 방법은 주개스류를 발생시켜 그의 흐름 경로로 지향시키며, 주개스류보다 작은 단면을 갖는 운반젯트를 발생시켜 주개스류내로 미세화물질을 유입시키며 주개스류내로 운반젯트를 유입시키고, 주개스류의 흐름방향으로 볼 때 운반젯트의 하류에 인접한 지역내로 미세화물질류를 이송하며, 주개스류 및 운반젯트의 합류에 대해 국부적인 흐름영향력을 가하는 공정들을 포함한다.

또한 본 발명에 따라, 주개스류와 운반젯트가 서로 각을 두고 지향되며, 운반젯트가 주개스류로 유입되어 상호작용지역을 형성할수 있게끔 운반젯트가 충분한 운동에너지를 가지며, 용융된 개개의 류(流)형태로 된 미세화물질이 상기 지역에서 개스들에 의해 이동되며, 상호작용에 의해 이루어진 합류가 섬유이동경로에 인접한 구조부재에 대한 미세화물질의 접착을 발지하는 국부적인 흐름영향력을 받게끔 구성된 미세화물질로 섬유를 제조하는 방법이 제공된다.

더우기 본 발명의 방법을 성취시키기 위해 섬유 제조장치가 제공되는데, 장치는 주개스류를 발생시키기 위한 장치와, 하류에서 상호 작용지역을 형성시키게끔 주개스류내로 횡방향으로 유입될 수 있도록 지향되며 주개스류의 체적당 운동에너지 보다 큰 체적당 운동에너지를 갖는 부 개스류인 운반젯트를 발생시키기 위한 장치와, 미세화물질을 상호작용지역으로 유입시키기 위한 공급장치와, 호작용지역의 하류에서 형성되는 합류의 경계지역의 하류에서 형성되는 합류의 경계지역에 보조 개스류를 공급시키기 위한 장치등을 포함한다.

본 발명의 목적은 용융된 미세화물질류 또는 그의 단섬유를 공급하는 출구의 하류에 위치한 판에 섬유가 접착되는 경향을 감소시키는데 있다. 이것은 하류판의 상류단 높이에서 그리고 주개스류의 흐름방향으로 볼 때 용융된 미세화물질의 출구의 바로 하류에 위치되는 지점에서, 주개스류와 운반젯트간의 상호작용지역에 예를들면, 공기류인 보조개스류를 접촉시킴으로써 성취된다. 이 공기류는 판의 상류단에서 합류에 노출된 판표면에 개스층을 형성하여, 이 층에 의해판표면에 미세화물질이 접착되고 축적되지 못하게 된다.

개스의 흐름방향에 대해 가로방향으로 교차하여 배치되며 각각 운반젯트 오리피스와 미세화물질출구오리피스를 포함하는 다수의 섬유 성형스테이션을 포함하는 본 발명의 방법을 성취시키는 장치에 있어서 보조개스류를 공급하는 장치는 각각 섬유성형스테이션과 일렬로 정열된 일련의 젯트 또는 흐름방향에 대해 가로방향으로 공기를 배출하는 구멍을 포함한다. 상기 두 경우 모두에서, 보조공기의 공급으로 합류에 노출되는 하류판의 표면에 공기층을 형성하게 하며, 또한, 미세화물질류 또는 단섬유가 상호지역내로 더욱 활발하게 유입될 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조해 더욱 상세하게 설명될 것이다.

제1도 내지 5도에 도시된 바와같이, 도가니(Crucible) 200은 유리를 공급하는 예열로(fore-hearth) 201과 제휴되어, 유리를 용융시켜 공급하도록 사용될 것이다.

도가니는 주개스류와 일련의 운반젯트간의 상호 작용지역에 유리를 공급하기 위해 일련의 유리출구 오리피스 37을 갖는데, 각각의 운반젯트들은 상응하는 수의 섬유성형스테이션을 발생시키도록 각각의 유리출구 오리피스와 제휴된다. 주개스류는 화살표 12A로 표시되며 운반젯트들은 이송튜브로부터 오리피스 36을 통해 배출된다.

주개스류는 관(pipe) 204를 통해 개스 및 공기의 혼합물이 공급되는 연소실(Combustion Chamher) 203에서 연료의 연소에 의해 발생되어, 관 202를 통해 공급된다. 관 206을 통해 개스 및 공기의 혼합물에 공급되는 버너(burner) 205는 개스를 발생시켜 오리피스(36)(제5도에 도시)을 통해 공급시킨다. 각각의 섬유성형스테이션을 구성하는 이 부품들의 배치는 제3도 및 4도에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와같이, 운반젯트튜브(tube) 207은 구멍 36a내로 약간 삽입되어 있으며, 관 202로부터 배출되는 주개스류 12A를 가로질려 운반젯트를 배출시킨다. 제1도 내지 제8도에 도시된 바와같이, 구멍 36들은 주개스류 12A의 상부경계선과 접촉하고 도가니 200과 일체로 되어 있는 벽 또는 쇼울더(shoulder) 208에 합성되어 있다.

상기한 바와 같이 배치된 각각의 섬유성형 스테이션은 공지된 방식으로 작동하며, 상호작용지역에서의 주개스류 및 운반젯트의 운동에너지와, 주개스류 및 운반 젯트의 속도, 유리의 온도, 유리오리피스의 칫수와 운반젯트 오리피스의 칫수간의 비율, 그들 사이의 거리등을 포함하는 매개변수 및 다른 매개변수들은 이미 공지된 매개변수들과 모두 상응할 수도 있다.

본 발명의 개선점은 주개스류 12A의 흐름방향으로 볼 때 섬유성형스테이션의 하류에 위치되기 때문에(즉, 젯트 오리피스 36의 하류에 위치되는 유리출구오리피스 37의 하류에 위치됨) “하류판”으로 불리우는 관에 관한 것이다.

하류판 209는 특히 제1,3도 및 제5도에 상세하게 도시되어 있다. 제1도에 도시된 바와같이, 하류판을 조정 가능한 지지부재(support) 210에 의해 장착되어 위치 및 경사가 조절될 수 있다. 따라서 판(plate) 209는 개스류가 유리출구오리피스를 지난 후에 판 209의 경사에 의해 개스류를 편향시킬 수 있도록 위치된다.

하류판(제3도 및 제5도에 도시)은 물과 같은 냉각매체를 순환시키는 연결부(connection)212에 연결되는 관211을 포함한다. 그리하여 하류판은 냉각매체의 순환에 의해 냉각된다.

이미 설명한 바와같이, 섬유성형스테이션의 하류에 판의 설치했을 경우, 판과 섬유간에 접촉이 발생하게 되기 쉬워 판의 표면에 유리가 축적되는 경향이 있기 쉽다. 이러한 경향은 하류판의 하면을 따라 또는 하류판의 안내단(leading edge)(213)(제3도에 도시)을 따라 바람직하게 유체층의 형태로 공기를 안내시킴으로써 상당히 감소되게 된다.

이러한 목적을 위해 사용되는 공기 또는 개스는 보조공기 또는 보조개스로서 설명되어 따라서 발생되는 젯트는 보조젯트 또는 보조개스류로서 불리운다.

제1도 내지 8도의 실시예에 있어서, 안내단 213은 도가니 200의 하단부로부터 거리를 두고 위치되며, 상기 하단부와의 사이에 구멍을 형성함으로써 보조개스젯트가 이 구멍을 통해 유리출구오리피스의 하류지역으로 통과할 수 있게 된다. 판 209는 예를들면 공기와 같은 보조개스를 공급하기 위한 커플링(coupling) 215를 관 214를 포함한다. 안내단 213으로 공기를 운반하기 위해 공급관(feed pipe) 214에는 일련의 통로(channel)216이 연결되어 있어, 공기는 도가니에 인접되어 있는 구멍을 통과하게 된다. 도가니와 하류판 사이의 틈새를 폐쇄시켜, 보조개스가 안내단 213에 의해 형성된 구멍으로만 통과할 수 있게 하도록, 금속판으로된 커버 217(제3도에 도시)이 지지구조 218에 연결되며, 이 커버의 하단은 도가니의 하벽지역으로 꺾여져 있어, 알루미나섬유와 같은 내화절연재 219를 포함하는 공동부가 형성되어 있다. 상기 커버는 약간 탄성을 가진 스테인레스 강으로 제작된다. 커버 217을 포함하는 이러한 배치로, 하류판은 상기한 바와같이 위치되어 커버 217과 접촉하게 된다.

제5도에는 주개스류 12A의 흐름방향 및 젯트튜브 207로부터 배출되는 운반젯트의 흐름방향뿐만 아니라 통로 216을 통해 하류판의 안내단 213으로 이동하는 보조젯트의 흐름방향이 도시되며, 또한 보조젯트의 작용이 도시되는데, 보조젯트는 구멍을 통과하여 주개스류의 경계선에서 시스템으로 유입되어, 판 209의 하면 높이에서 유체층을 형성하게 된다. 이 외에도 제5도에는 유리출구오리피스 37을 통하여 용융된 유리가 아래로 이동하는 상태와, 운반젯트의 바로 하류에서, 운반젯트에 의해 주개스류내로 이동하는 단섬유의 성형상태가 도시되어 있다. 운반젯트는 제5도에 도시된 바와 같이 주개스류로 유입되어 공지된 방식으로 상호작용지역 및 개스의 합류를 발생시켜, 유리류를 섬유로 미세화시킨다. 보조젯트가 도시된 바와 같이 합류의 상부경계면과 충돌하여, 합류의 흐름에 영향을 끼치는 국부적인 영향력이 미치게 된다.

본 발명의 방법에 이용되는 장치는 주개스류를 가로지르는 방향으로 간격을 두고 이격되어 있는 다수의 섬유성형 스테이션을 포함한다. 각각의 운반젯트오리피스 36 및 유리출구오리피스 37에는 보조개스통로이 배열되어 있다. 다수의 보조젯트통로들이 제공될 때, 여러 통로들로부터 배출되는 보조개스들은 서로 합쳐지게 되어, 구멍으로부터 합류의 경계선에서 하류판의 하면을 따라 이동하는 다소 연속되는 개스층을 형성하게 된다. 그리하여 유리는 섬유성형공정중에 하류판표면과 접촉되지 않게 된다.

개스관 214가 존재하고 보조개스가 하류판의 표면을 거쳐 흐름으로써 판의 냉각을 조장하여, 판을 비교적 낮은 온도로 유지시키?? 보조개스의 활동이 관 211을 통해 순환하는 냉각제의 활동과 조합된다는 것을 주지해야만 한다.

이것은 또한 유리를 판에 접촉시키지 않게 하도록 도와준다.

예를 들면 약 80개인 다수의 섬유성형스테이션들이 개스류를 가로질러 간격을 두고 위치되게끔 구성된 설비에 있어서, 하류판은 바람직하게 분할되어 있다. 그러한 것은 제2도 및 7도에 도시되는데, 다수의 섬유성형스테이션들 때문에, 하류판은 세부분으로 구성되며, 이들 각각은 상기한 바와 같이 냉각매체관 211 및 보조개스관 214 그리고 물 및 공기공급관 연결부들을 각각 포함한다. 그러한 방식으로 판이 분할될 때, 냉각수의 효율적이고도 정확한 순환은 더욱 쉽게 성취되며 보조공기의 정확한 공급분배가 보장되게 된다.

제1도 내지 8도에 도시된 운반젯트의 위치에 있어서, 바람직하게 상류판 208은 도가니 200의 일부를 형성한다. 유리섬유의 제조에 통상적으로 사용되어온 유리화합물을 사용할 때, 각각의 섬유 성형스테이션에서 균일한 섬유성형을 보장할 수 있도록 상류판 208은 백금 합금으로 제작된다. 또한 운반젯트오피리스 36과 유리 출구오리피스 37의 정확한 상, 하류 배열을 관찰하는 것이 중요하다. 또한 용융된 유리의 단섬유와 운반젯트의 정확한 정열은 제1도 내지 8도에 도시된 배치에 의해 성취될 수 있는데, 본 경우에, 분리된 유리오리피스들을 사용함에도 불구하고 도가니 200의 일부로 되는 상류판 208을 형성시킴으로써 정확한 정열이 이루어지게 된다. 운반젯트용 구멍 36 및 유리용 오리피스들은 모두 장치의 동일부품에 형성됨으로써, 상기 부품의 여러부분들이 서로 다른 열팽창 및 수축을 받을 때조차도 정확한 정열이 이루어지며 유지되게 된다.

정확한 정열을 또한 제1도 내지 8도의 실시예에서 제공된 다른 장치들에 의해 이루어진다.

제2,3,4,7도 및 8도에 도시된 바와 같이, 각각의 운반젯트는 구멍 36a보다 약간 작은 직경을 갖고 있어 구멍 36a내로 삽입되는 젯트튜브 207로부터 배출된다. 제2도에서 젯트튜브 207들은 4개의 그룹으로 분리되며 각각의 그룹은 공급관 221에 연결된 이송 매니홀드(manifold) 220에 장치된다. 모든 튜브 207들을 분할하고 각각의 그룹을 분리적으로 장착함으로써, 모든 섬유 성형스테이션을 하나로써 지지하는 단일지지 구조에 모든 튜브들이 장착될 때보다, 열팽창 및 수축에 대한 여유가 더욱 커지게 된다.

또한 구멍 36a의 내경보다 작은 외경을 가지며 상기 구멍 36a에 삽입되는 각각의 젯트튜브 207들을 사용함으로써 팽창 및 수축에 대한 여유가 더욱 키게 된다. 예를들면, 도가니 200 및 상류판 208들이 백금 합금으로 제작되고 젯트튜브 및 부속품들은 스테인레스강과 같은 저렴한 금속으로 제작되는 경우에는 서로 상이한 이들 금속들은 서로 상이한 열팽창 및 수축계수를 갖기 때문에 팽창 및 수축에 대한 여유를 들 수 있도록 상기한 바와같은 젯트튜브의 그룹형성, 배열, 장착들은 특히 중요한 것이다.

특히 제8도에 도시된 바와 같이, 각 그룹의 젯트튜브 207들에 장착되어 있는 매니홀드는 공급관 221의 기부에 장착되어 체인형태의 유닛트를 형성한다. 제1도 및 2도에 도시된 바와 같이, 공급관 221들은 운반젯트를 발생하도록 버너 205에 연결되며 바람직하게 각각의 공급관 221로 유입되는 개스류에 공기를 주입하기 위한 장치가 제공된다. 이러한 공기의 주입은 공기공급장치(air supply unit) 223(제6도에 도시)에 의해 성취되는데, 상기 공기공급장치 223은 젯트튜브 그룹의 공급관 221을 장착시키는 장착판 222와 연소실 205사이에 배치된다. 버너 205로부터 배출되는 연소개스를 희석시켜 젯트튜브와 일치할 수 있는 온도까지 연소개스의 온도를 저하시키는 상기 공기공급장치 223은 튜브 225에 연결된 공기공급관 224를 포함한다. 여러개의 공기 공급관 224들은 공기공급 장치의 전길이를 따라 배열되어 있으며, 튜브 225가 관 224로부터 공기를 통로 226으로 운반한다. 각각의 운반 젯트튜브그룹에는 하나의 통로 226이 제공된다. 그리하여, 젯트튜브에는 관 224로부터 공급된 공기로 희석된 연소 개스가 공급된다.

제2,4도 및 7도에 도시된 바와같이, 운반젯트튜브 207과 함께 운반젯트오리피스 36은 유리출구구멍 37의 단부와 일직선으로 배치되어 있다. 이러한 배치로 유리출구 오리피스의 높이에서 균일한 섬유성형이 이루어지게 된다. 부수적으로, 보조개스를 공급하는 통로의 배치가 대등하게 제공된다. 달리말하면, 제2,4도 및 7도에 도시된 바와 같이, 보조개스공급통로는 운반셋트에 제공된 오리피스에 관련하여 언급된 바와 유사한 이유때문에 일련의 유리출구오리피스의 각각의 단부와 일직선으로 위치한다.

보조젯트공급장치와 하류판의 변형형이 제1도 및 제9, 제10도에 도시되어 있다. 이 경우에, 하류판 227은 냉각매체가 순환하는 관 228과 공급연결부 229는 물론이고 공기를 공급하는 관 230과 공급연결부 231을 포함한다. 관 230으로부터의 보조공기가 통과되는 통로 232는 안내단 234쪽으로 연장되며 바로 그 위에 위치되어 있는 구멍 233에 연결된다. 상기판은 제1도를 참조해 설명된 바와 마찬가지로 섬유성형스테이션에 대해 동일한 형식으로 장착된다. 또한 제1도 및 제9도에 또한 제10도에 도시된 하류판은 제1도 제3도 및 제5도에서 217 및 219로 표시된 장치와 유사한 방식으로 하류판자체와 도가니 사이의 틈새를 폐쇄시키도록 조정 가능하게 되어 있다. 구멍 233과 유사한 구멍은 보조개스가판의 상류단을 따라 배출될 수 있도록 조력하여, 합류에 노출되는 판의 하면에 보조개스층을 형성시키도록 도모한다.

하류판 및 보조개스공급장치의 또 다른 실시예가 제11도에 도시된다. 이 경우에, 도가니 200의 하부는 수정된 형으로 구성되며 하류판 234의 형태 또한 설명된 바와 같은 도가니의 하부에 적용될 수 있도록 수정된다. 판 234는 공급연결부 236을 갖는 냉각매체관 235를 포함한다. 공급연결부 238을 통해 보조개스가 공급되는 보조개스관 237은 판 234의 안내단과 도가니의 하부 사이의 구멍과 연결되는 통로 239로 개방되어 있다. 보조개스가 구멍을 통해 요구되는 방향으로 흐를 수 있게 하도록 판과 도가니 사이에는 끼움부재가 제공된다.

제12도에는 하류판의 장착에 대한 또다른 실시예가 도시되는데, 상기 실시예에 있어서, 구멍 36a를 갖는 상류판 또는 쇼울더 208은 도가니 200의 일부를 형성한다. 일반적으로 하류판 209의 구조는 상기한 바와 동일하나, 판과 도가니 사이의 공간의 형태는 상이하게 되어 있다. 따라서, 판 209에는 판의 전가로 길이에 걸쳐 연장되는 금속밴드(band) 240이 설치되어, 상기 금속밴드는 판의 상부와 함께 보조개스를 합류쪽으로 흐르게 하기 위한 연장된 구멍을 형성한다. 이 장치는 벽 240에 절연재 240을 제공함으로써 도가니의 열로부터 절연된다. 이미 설명한 절연재 219와 유사한 상기 절연재 241은 도가니로부터의 연손실을 감소시킨다는 점에서 이로운 것이다.

상기한 바와같은 모든 실시예에 있어서, 젯트튜브 207이 도가니의 일부를 형성하는 구멍에 배치될 때는 언제나 젯트튜브와 구멍 사이에 열절연재를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 절연재는 예를들면 튜브에 알루미나를 피복시킴으로써 제공될 수 있다. 이러한 절연재는 도가니로부터의 열손실을 감소시킬 뿐만 아니라 젯트 튜브의 금속을 보호한다.

상기한 바와 같은 모든 장치들은 용융된 유리가 공급되는 예열로 210아래에 도가니가 설치되게끔 구성된 제1도에 도시된 바와 같은 일반적인 형의 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 도가니는 냉각매체용 튜브 241(제1도 및 2도에 도시)을 포함하는 세라믹요소(Ceramic element) 242에 의해 유리공급구조로부터 절연되게 된다. 섬유재료로된 절연재 244가 예열로의 접촉면의 하부에 덮혀져 그 지역에서의 열손실을 감소시킨다.

어떤 경우에는, 도가니 200을 가열시키도록 도가니 200의 단부에 전기저항요소(electric resistance elements) 245를 연결시키는 것이 이롭다.

제13도 및 14도에는 보조공기공급에 대한 또다른 실시예가 도시된다. 본 실시예에 있어서, 유리공급용 예열로는 246으로 표시되며 도가니는 247로 표시된다. 또한 유리출구오리피스는 37로 표시되며, 운반젯트들은 젯트를 공급하는 매니홀드 249로부터 연장되는 돌출부 248이 형성된 오리피스 36을 통해 공급된다.

주개스류 12A는 버너 251에 의해 발생되며, 주개스류의 상부경계선은 운반젯트오리피스 36과 유리출구오리피스 37에 근접되게 되어 있다.

하류판 252는 오리피스 37의 하부에 위치된다. 이 하류판은 중공되어 있으며 관 254에 연결된 매니홀드 253을 포함한다. 매니홀드는 주개스류의 흐름방향으로 볼 때 유리출구오리피스 및 운반젯트오리피스에 의해 형성된 섬유성형스테이션의 하류의 위치에서 보조공기를 배출하는 오리피스 256을 갖는 다수의 연장부 255를 포함한다. 제14도에 도시된 바와같이, 운반젯트오리피스, 유리출구오리피스 그리고 보조개스류오리피스들은 흐름방향으로 일렬로 정열하여 그룹을 지어 배치된다. 각각의 그룹은 하나씩의 섬유성형스테이션을 구성한다.

보조개스류는 약 0.5 내지 2바아(bar)의 압력을 가질 수있으며, 0.8 내지 1.2바아의 압력을 갖는 것이 바람직하다.

제1도 내지 제8도에 도시된 바와 같이 80개의 섬유성형스테이션을 갖는 장치에 있어서, 보조개스로 이용되는 공기류는 시간당 15내지 30Nm³의 비율로 공급되며, 약 17내지 25Nm³의 비율이 바람직하다. 보조개스류의 단위체적당 운동에너지는 운반젯트의 운동에너지보다 상당히 낮게되어 있다.

Claims (1)

1. 미세화물질로 섬유를 제조하는 방법에 있어서, 주개스류를 발생시켜 그의 흐름경로로 지향시키며, 주개스류보다 작은 단면을 갖는 운반젯트를 발생시켜 주개스류내로 미세화물질을 유입시키며, 주개스류내로 운반젯트를 유입시키며, 주개스류의 흐름방향으로 볼 때 운반젯트의 하류에 인접한 지역내로 미세화물질류를 이송하며, 주개스류 및 운반젯트의 합류에 대해 국부적인 흐름 영향력을 가하는 것을 특징으로 하는 유리 또는 플라스틱 물질에서 섬유를 제조하는 방법.

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