KR820001617Y1 - 유리섬유 제조용 붓싱 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리섬유 제조용 붓싱

제1도는 본 고안에 의한 아치형 오리피스 플레이트를 가진 붓싱을 사용하여 유리섬유를 방사하고 있는 모양을 표시하는 개요도.

제2도는 본 고안에 의한 오리피스 플레이트의 곡율반경을 결정하는 방법을 표시하는 설명도.

제3도는 제1도의 오리피스 플레이트를 보강한 본 고안의 개량예(改良例)를 표시하는 확대단면도.

본 고안은 유리섬유 제조용 붓싱 저면에 취부한 오리피스 플레이트의 개량에 관한 것에다.

현재 유리섬유 제조에 있어서는 붓싱 저면에 400 내지 2000개의 오리피스를 첨설한 오리피스플레이트를 취부하고, 붓싱 내의 용융유리를 그의 레벨압에 의하여 다수의 오리피스를 통하여 유출시키고, 유출된 유리를 기계적으로 연신하여 섬유화하는 방법이 취해지고 있었으나, 통상 이 오리피스 플레이트는 붓싱내의 용융유리의 자중(自重), 방사장력 1100℃내지 1300℃라는 높은 방사온도 등의 영향을 받기 때문에 시간이 경과함에 따라 하방으로 서서히 만곡 변형하여 凸면을 형성하는 경향이 있다. 이와같은 변형은 오리피스플레이트의 표면에 형성되는 용융유리의 콘, 특히 오리피스플레이트의 외주부에 위치하는 오리피스부에 형성되는 콘과의 사이에 방염의 불균일을 생기게 하고, 또 외주부에 생성되는 콘은 연신중 만곡한 오리피스 플레이트 면을 따르는 방향에 인장되는 결과, 벽의 안정성이 저하하여 필라멘트가 절단되기 쉬우며 또한 인접한 콘이 서로 합류하는 경우 이것을 분리하는데 많은 어려움이 있었다.

종래 이와 같은 변형을 방지하기 위하여 오리피스 사이의 간격을 넓히거나 오리피스 플레이트의 두께를 증대시키거나 또는 오피피스 플레이트 자체에 보강리브를 설치하는 등의 방법이 취해지고 있었으나, 이들의 방법은 어느 것이나 다 오리피스 플레이트의 대형화 또는 붓싱 자체의 대형화를 초래하였으며, 그 결과 용융유리에 대한 균일한 가열상태를 얻기 어렵게 되므로 오리피스에서 유출하는 유리류의 성격을 불규칙하게 하고 섬유가 절단되어 생산성을 저하시킨다든가 절단되지 않는다 하여도 각 필라멘트의 섬유 직경에 불균형이 생기며, 섬유의 강도를 열화시킨다.

더우기 붓싱에 사용되는 고가의 백금량이 증가하여 설비 투자가 커지고 제품의 코스트에 관계되는 결점이 있다.

한편 최근 오리피스의 다공화에 의한 생산성 향상과 붓싱의 소형화에 의한 설비투자 저감을 도모하기 위하여 오리피스의 수를 4000 내지 6000개, 오리피스 사이의 간격을 3mm 이하로 하며, 오리피스를 통하여 유출된 용융유리의 콘이 서로 합류할 정도로 조밀하게 오리피스를 첨설한 표면 평활한 오리피스 플레이트를 가진 붓싱을 사용하고, 방사시에는 밑에서 오리피스 플레이트로 향하여 분사하여 오리피스 플레이트 및 오리피스를 통하여 유출되는 용융유리의 큰 표면을 냉각하여 용융유리의 점도를 높이므로서 콘의 합류를 방지하는 방법이 개발되었다.

이런 방법은 생산성이 현저하게 향상되나 오리피스 플레이트가 고밀도로 첨설된 다수의 오리피스 때문에 마치 망(網)과 같은 구조로 되기 때문에 강도가 저하하여 만곡변형이 한층 더 발생되기 쉽다. 또 만곡변형이 발생되는 결과 오리피스 플레이트로 향해 분사되는 공기류에 의한 벽의 냉각은 불균일해지고, 섬유직경의 불균일, 섬유의 절단등이 발생되기 때문에 작업능률이 저하한다.

따라서 오리피스 플레이트의 변형문제는 특별히 이 방법에 있어서 중요한 문제이다.

본 고안은 이상의 문제를 해결하기 위하여 종래의 붓싱에 비하여 구조가 복잡하지 않으며 소형으로 오리피스 플레이트의 변형을 방지할 수가 있음과 동시에 단위 면적당 오리피스의 수를 증가할 수 있는 유리섬유 제조용 붓싱을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또 본 고안의 두번째 목적은 각 오리피스에서 유출되고 오리피스 플레이트 표면에 형성되는 용융유리의 콘을 안정화하며, 일층 더 안정한 방사(紡)를 행할 수 있는 유리섬유 제조용 붓싱을 제공하는데 있다.

상술의 목적을 달성하는 본 고안의 붓싱은 그 저부에 취부된 오리피스 플레이트가 붓싱 내측으로 향해 凹면을 이루는 것을 특징으로 하고 있다. 이와같이 구성된 오리피스 플레이트는 붓싱 내부의 용융유리 자중 및 방사장력에 대해 저항하며, 높은 방사 온도중에 방치하여 하방으로 만곡변형함이 없이 강력한 강도로서 장시간 그 형태를 보전할 수가 있음과 동시에 붓싱의 크기를 변형하지 않고 오리피스 플레이트의 표면적을 증가시키고 오리피스의 다공화를 행할 수 있다.

또 이것은 종래와 동일한 표면적의 오리피스 플레이트에 비하여 붓싱의 크기를 소형화 할 수 있는 것을 의미한다.

또한 상술한 바와 같이 고밀도인 다수의 오리피스를 가진 오리피스 플레이트를 사용하여 하방에서 공기를 분사하는 방법에 본 고안을 적용한 경우에 오리피스 플레이트로 향하여 하방으로 부터 분사된 공기는 오리피스 플레이트의 凹면을 따라 미끄러져 흐르므로 종래의 평활한 오리피스 플레이트의 경우 또 이것이 하방에 만곡하여 凹면을 이루었을 경우에 비하여 각 콘의 냉각 작용은 훨씬 균일하여 장시간에 걸쳐서 방사가 가능하다.

붓싱 내측으로 향해 凸면을 이루는 본 고안에 의한 오리피스 플레이트는 장방형의 경우 아치형이며, 원형의 경우는 도옴으로 되었다.

다음의 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 붓싱을 사용하여 고밀도로 유리섬유를 방출하고 있는 상태를 표시하는 개략도이며, 한 예로서 붓싱 1의 저면에는 길이 방향에 직각인 방향, 즉 붓싱의 전후방향에 붓싱의 내측에 아치형으로 만곡된 장방형의 오리피스 플레이트 2가 취부되어 있다.

붓싱내의 용융유리는 오리피스 플레이트 2에 설치된 다수의 오리피스 3을 통하여 유출되며, 그 하면에서 큰 4를 형성하고, 각 큰은 하방으로 연신되어 유리섬유 5로 성형된다.

제1도는 특히 최근에 개발된 소형의 붓싱에서 다수의 유리섬유를 방출하는 방법을 도시한 것으로서, 오리피스 플레이트 2에는 그 하면에 형성된 각각의 콘 4가 합류하여 통상 개개의 유리섬유로 방사할 수 없을 정도로 다수의 오리피스 3이 소간격으로 첨설되어 있으나 블로워 6에서 오리피스플레이트 하면으로 공기류를 분사하여 각각의 콘을 냉각하여 점성을 증가시켜 합류를 방지하고, 개개의 유리섬유의 방출을 가능한 것이다. 특히 이러한 방법에 사용되는 오리피스 플레이트는 오리피스가 고밀도로 첨설되어 있기 때문에 전체적으로 망(網) 상태이며, 종래의 평활한 오리피스 플레이트로는 붓싱내에 있는 용융유리의 자중과, 하방으로 연신되는 유리섬유의 장력을 받기 때문에 하방으로 휘어지기 쉬웠으므로 방사작업에 여러가지 결함을 주고 있었다.

본 고안의 오리피스 플레이트 2는 붓싱 내측으로 향하여 면읍하고 있기 때문에 하방으로 향하는 하중에 대하여 극히 강한 저항을 하며 거의 변형하지 않는다.

또 오리피스 플레이트를 만곡시키므로서 같은 크기의 부랏싱에 대하여 오리피스플레이트의 표면적이 증가하게 되므로 그만큼 오리피스 수를 증가시키는 결과가 된다.

오리피스 플레이트의 설계 곡율반경(曲率半徑)은 재료역학적 견지와 방사의 실태에서 제2도에 표시된 바와 같이 오리피스 플레이트 2의 정점에서 가 필라멘트 5의 집속점까지의 거리L, 오리피스 플레이트의 일단연(一端椽)으로 부터 다른 단연까지의 거리 ℓ, 가장 외측의 오리피스 구멍 방향과 필라멘트 5의 방출방향이 이루는 각도 α등의 조건을 고려하여 결정된다.

실험 결과에 의하면 상기 각도를 15도 이하로 하는 것이 바람직하며, 이것을 조건으로 한 오리피스 플레이트의 곡율반경 R는 35-200밀리미터 범위인 것이 적당하다는 것이 판명되었다.

35mm 이하는 오리피스플레이트의 가공성이 불량해질 뿐만 아니라 방사시에 오리피스로부터 유출된 용융유리의 콘이 오리피스 플레이트의 연 방향으로 향해 유동하거나 인접한 콘과 합류하여 필라멘트가 절단되는 경향이 발생된다.

또 200mm 이상의 곡율반경인 때는 하향 하중에 대한 저항력이 부족하며, 종래의 평탄한 오리피스 플레이트와 같이 하방으로 만곡변형이 일어나기 쉽다.

본 고안의 오리피스 플레이트는 평활한 오리피스 플레이트에 요구되는 직경을 갖는 오리피스를 소정의 간격으로 첨설한 호 프레스를 사용하여 소정을 곡율로 만곡시키는 것이다.

그 결과 각 오리피스의 중심선은 곡율반경의 중심점으로 향하기 때문에 종래의 평탄한 오리피스 플레이트에 비하여 각 오리피스의 방향과 필라멘트 인장방향 각도 차의 불균형이 감소되었으며, 그만큼 각 콘의 형상이 균일화되고 안정한 방사가 가능해진다.

또한 본 고안의 붓싱을 제1도의 방법에 사용하였을 경우 오리피스 플레이트의 하면에 분사된 공기는 오리피스 플레이트의 곡면을 따라 전콘의 사이를 원활하게 유동하여 균일한 냉각효과를 부여하는 것이 인정되었다.

본 고안의 효과를 심증하기 위하여 오리피스수 2000, 오리피스밀도 70개/㎠인 종래의 평판형상 오리피스 플레이트를 저면에 갖는 붓싱과 같은 오리피스 수 및 오리피스 미도로 붓싱의 내측으로 향하여곡율반경이 100mm인 아치형상 凹면을 가진 오리피스 플레이트를 저면에 가진 본 고안의 붓싱을 준비하고 양자에 대하여 방출량 800g/분의 속도로 유리섬유를 방출한 바, 평판형상 오리피스 플레이트 경우의 내용(耐用) 일수는 52일이었는데 본 고안의 경우는 200일을 넘어 약 4배의 수명연장이 확인되었다.

더욱 본 고안의 붓싱은 붓싱 내부에서 상방으로 만곡된 오리피스 플레이트의 정점을 붓싱 측벽에 결부하는 보강재를 설치하여, 오리피스 플레이트의 변형을 강력하게 억제함으로써 붓싱의 사용기간을 1년정도까지 연장하는데 성공하였다.

제3도는 제1도에 표시된 아치형상의 오리피스 플레이트를 보강한 예를 도시하며, 붓싱 1의 내부의 전후대향측벽에 양단을 고착한 한계 또는 복수개의 보강부재 7을 평향으로 결착하여 그 중간점에 오리피스 플레이트 2의 정점을 용접한다.

보강부재 2는 평판형상의 것을 세로로 하여 사용하거나, 가느다란 봉재(棒材)를 사용하기도 한다. 이렇게 하여 오리피스 플레이트 2는 정점이 보강부재 7을 통하여 붓싱 내부에 지지되어 있으므로 변형에 대하여 극히 강한 저항력을 가질 수 있다.

또 정점을 보강부재 7에 용접함으로서 그 부분의 오리피스가 폐쇄되어지지만 그 수는 전체 오리피스 수에 비교하면 극히 미소하여 전체적으로 볼때 그의 영향을 무시할 수 있다.

이상과 같이 본 고안을 아치형상으로 만곡한 장방형의 오리피스 플레이트를 가진 붓싱에 대하여 설명하였으나, 본 고안은 원형의 오리피스 플레이트를 가진 붓싱에도 적용할 수 있는 것이며, 그 경우의 오리피스 플레이트는 도움형상, 즉 부분 구면(球面)을 이루도록 상방으로 만곡되었다.

이 도옴 형상의 오리피스 플레이트를 보강하는 경우는 도움의 정점에서 붓싱 측벽으로 향해 방사형상으로 연장하는 적당수의 보강부재를 사용한다. 도옴 형상의 오리피스 플레이트가 이상으로 설명한 아치형상의 오리피스플레이트와 같은 작용효과를 구비한다는 것은 명백할 것이다.

본 고안의 붓싱은 이상과 같은 구성으로 인하여 오리피스 플레이트의 강도가 현저하게 증가함과 동시에 작업성능이 가일층 향상하며, 종래의 평탄형상 오리피스 플레이트를 사용하는 붓싱에 비하여 소형화할 수 있음과 동시에 내용(耐用)기간을 4 내지 7배로 연장하는데 성공하였다. 그 결과 붓싱 제작에 필요한 백금량은 감소되었으며 붓싱의 개주(改鑄)에 필요한 경비를 삭감할 수 있는 등의 이익이 얻어진다.

Claims (1)

1. 내측으로 향하여 凹면을 이루고 있는 표면 평활한 오리피스플레이트를 저면에 갖는 붓싱의 내부에 상기 오리피스 플레이트의 정점을 붓싱 측벽에 결합하는 보강부재를 취부한 것을 특징으로 하는 유리섬유용 붓싱.