KR880002702B1 - 무기섬유 매트의 제조에 사용되는 세정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

무기섬유 매트의 제조에 사용되는 세정 방법 및 장치

제 1 도는 섬유형성시 발생하는 가스를 처리하기 위한 장치 부분의 개략도이다.

제 2 도는 섬유 수집부재(fiber collecting element)의 하류 세정구간의 개략적인 투시도이다.

제 3 도는 오븐 등의 섬유매트 처리용 장치에 작용한 본 발명에 따르는 가스 세정장치의 양식을 나타내는 개략적인 투시도이다.

제 4 도는 제 3 도와 유사한 세정장치의 다른 예를 나타내는 개략도이다.

제 5 도는 매트를 처리하는 챔버(chamber)와 가스를 세정하는 장치 사이의 연결부분을 상세하게 나타낸, 제 4 도에 도시한 장치의 부분적인 횡단면이다.

제 6 도는 본 발명에 따르는 분사기의 특정한 양태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 무기섬유매트의 제조에 필요한 세정에 관한 것이며, 특히 제조시에 발생하는 유출가스의 통로상에서 수행하는 세정에 관한 것이다.

무기섬유매트 또는 유사한 제품의 제조방법은 섬유형성 ; 가스류에 의한 수취부재로의 전진 ; 섬유형성부분과 수취부재간의 섬유의 통로상에서 세분화된 조성물 형태로 섬유를 사출시키는 접착제에 의한 섬유의 호부 ; 통상적으로 천공 지지대로 구성된 수취부재상에서의 매트의 형성 ; 가스의 수취부재 횡단 통과에 의한 섬유와 운반가스류의 분리 및 수취부재의 하류에서 회수되는 가스의 배출 및/또는 재순환 ; 접착제를 코팅하여 접착제를 섬유매트에 접착시킨 다음, 냉각시키는 처리 및 접착제의 접착처리와 냉각가스로부터 발생하는 가스의 배출 ; 가공된 제품으로의 매트의 변형 및 이러한 변형으로부터 발생하는 포화공기의 수집과 배출 등의 일련의 공정을 특징으로 한다.

섬유의 제조방식과 사용하는 접착제의 유형에 관계없이 오염성분은 유출가스를 동반하기 때문에 최소한도로 처리하지 않고는 유출가스를 재순환시키거나, 배출할 수 없다.

오염성분중에서 접착제에서 발생한 오염성분이 특히 문제이다. 특히, 오염성분은 섬유매트내에 보유되지 않는 미세한 액체입자(droplet)이거나, 접착제 조성물로부터 유출되는 가스성 물질이다. 또한 오염성분은 접착제가 고온에서 섬유와 접촉할 경우에 방출 될 수 있는 분해물질이다.

물론, 수취부재에 보유되지 않는 섬유나 최종제품으로의 변형 도중에 매트로부터 제거되는 섬유도 오염성분에 포함된다. 이러한 성분들은 몇가지 이유 때문에 문제를 일으키기 쉽다. 특히, 접착제 액체입자와 증기는 장치의 벽과 유출가스를 운반하는 덕트(duct)를 급속히 오염시킨다. 사실상 오염성분은 동반하는 섬유나 섬유편을 보유하는 접착제 퇴적물을 형성하는 경향이 있다. 따라서 이런한 퇴적물을 주기적으로 제거하여 장치를 제조정한다. 이로 인한 작업이 정지 이외에 재조성 작업은 상당히 힘들다. 그결과 제조 비용은 상당히 증가한다. 유출가스상에서 행하는 최소의 처리는 냉각시키고 최대량의 오염성분을 제거하기 위한 물분자(water atomization)이다. 특히 이러한 분무에 의하여 이러한 유형의 제조에서 중요한 문제로서 알려져 있는 장치의 오염을 방지하기 위해 가능한한 많은 양의 접착제를 제거하려는 노력이 경주되고 있다.

그러나 이러한 물의 분무를 효과적으로 수행하기에는 몇가지 난점이 있다. 첫번째의 난점은 장치내에서 순환되는 아주 많은 양의 가스와 관련되고, 결과적으로 이러한 작업이 행해지는 장치의 치수와 관련된다.. 프랑스공화국 특허 제 2,247,346호에는 다른 방식의 섬유제조 특성과 몇가지 가스 체적치가 기재되어 있다. 매트 형성 작업시 발생하는 유출가스의 체적치는 0.1×10⁶내지 1× 10⁶㎥/hr정도이다. 이 분야의 통상적인 기술을 이용하면, 이와 같은 큰 체적에서는 미세하고 균일한 분산을 얻기가 힘든 것은 명백하다.

두번째의 난점은 섬유형성시 발생하는 유출가스와 관련되며, 가스가 섬유 수취부재를 횡단하자마자 가스의 통로상에 퇴적물이 형성되는 것을 방지할 필요성으로부터 생긴다. 사실상 이런한 수취부재의 아래에 직접 형성된 퇴적물은 가스의 통로 단면을 변형시킬 수 있으며 따라서 매트상에 이들 가스의 전개가 형성된다. 이러한 변형은 섬유매트의 균일성을 방해한다. 퇴적물이 형성되는 것을 방지하기 위해서 형성된 섬유매트가 세정공정 도중에 분하된 물에 의해 도달하지 않아야만 하므로 보조제어를 구성하는 수취부재에 매우 가깝게 세정을 행하는 것이 바람직하다.

세번째의 난점은 오염성분으로 포화된 사용하는 물을 폐기할 수 없다는 사실에 있다. 그러므로 동반된 오염성분의 일부를 세척한 후, 사용된 물을 재순환시키는 것이 통사상이었다. 비용을 알맞게 하기 위해서는 이들 오염수를 제거하는 공정을 비교적 간단하게 해야만 한다. 예를들면, 단순여과 또는 유사공정 등이다. 이와 같은 처리의 최종단계에서 재순환수는 통상적으로 현탁액중에 다량의 물질과 안정성 또는 불안정성 용해 생성물을 함유한다. 따라서, 통상적인 분무장치에서 사용하는데는 문제(특히 장애 또는 부식-침식)가 있다. 통상적으로 물의 분무는 물을 압력하에 치수가 작은 노즐을 통하여 통과시켜 행한다. 이러한 방법을 사용하는데 있어서 고려해야할 일은 매우 심각한 결점이 있다는 점이다.

첫째로 각각의 분무노즐을 통하여 분산되는 물의 양과 이러한 분무에 의하여 효과적으로 처리되는 공간은 노즐의 치수 때문에 매우 제한된다. 물론 노즐의 수를 증가시킬 수도 있다. 그럼에도 불구하고 필요한 전체공간에 걸쳐서 액체입자 층을 완전히 연속적이고 균일하게 유지시키는 것은 어려운 일이다. 실제로 이러한 유형의 많은 노즐로 만든 가스류를 효과적으로 처리하더라도 챔버 또는 덕트의 벽에 퇴적물이 형성되는 것을 방지할 수 없다.

두번째로 노즐의 치수 때문에 노즐이 자주 막히며, 재순환수가 오염성분에 더 잘포화되기 때문에 노즐이 자주막힌다. 따라서 분무영역에서 노즐이 골고루 분포되어 있더라도 연속적으로 균일하게 분무할 수 없다. 그밖에 노즐이 막힘으로써 자주 재조정할 필요가 있다. 난점을 극복하려는 노력으로 종래의 노즐은 물이 압력하에 단면적이 작은 송출튜브를 통과함으로써 분산되지 않고 요곡부(일종의 스푼 또는 주걱)에 투사함으로써 분산되는 장치로 교체되었다. 이 부분으로 향한 젯트는 넓어져서 다수의 액체입자로 산산히 흩어지는 액출을 형성한다.

이러한 방식의 분무는 각각의 젯트로부터의 생산고를 상당히 증가시킨다. 그러나 매우 미세한 액체입자가 형성되는 것은 비교적 낮은 생산고에 대해서만 가능하며, 더구나 물의 분산부재는 신속히 마모된다. 수시간내에 연마입자로 포화된 물의 경로에서 분산부는 광택을 잃는다. 이어서 수일 이내에 이러한 조건하의 부식-침식 현상은 분산부재의 변형을 야기하고 효능을 감소시킨다. 전형적인 경우에 있어서, 이러한 부재는 2주동안 연속적으로 작업한 후에 교체해야만 한다.

발명의 목적은 무기섬유매트 제조시 유출가스에 의해 사용하는 챔버와 덕트의 벽에 퇴적물이 형성되는 것을 방지하는 조건하에 물을 분무하는 것이다.

발명의 다른 목적은 섬유 수취부재의 바로 밑에 위치한 장치부분과 관련하여 분무수가 수취부재에 도달하지 않도록 연속적으로 수취부재 밑에서 직접 벽을 세척하는 것이다. 발명의 또다른 목적은 치수가 크더라도 유출가스를 운반하는 챔버와 덕트내에서 물을 아주 균일하게 분산시키는것이다. 발명의 또다른 목적은 유출가스에 의하여 운반되는 오염물을 우수한 효율로 제거하는 것이다. 발명의 또다른 목적은 장기간 사용한 후에 실질적으로 변형되는 기존 장치를 사용하지 않고 연마입자로 포화된 물을 분무할 수 있는 장치를 사용하는 것이다. 발명의 또다른 목적은 분무장치가 막힐 위험없이 우연히 비교적 부피가 큰 입자로 포화된 물을 분무할 수 있는 장치를 사용하는 것이다. 발명의 또다른 목적은 동일한 세정장치를 상기한 제조공정 도중에 발생하는 모든 유출가스에 대하여 적용할수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이, 이러한 목적들은 무기 섬유매트를 제조하는 것이 하나의 목적이며 서로를 향하고 있는 두제트의 충돌에 의하여 물이 유출가스의 통로상에서 분산되는 발명에 의하여 달성된다. 제트의 충돌에 의한 분무는 필수적으로 모타의 연소실내에서 가연성 액체를 분산시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 경우, 액체의 생산고는 비교적 작고 분산은30m/sec 정도의 고속에서 가스로 실현된다. 또한 벤튜리형 장치의 목부분(neck)에서 제트가 충돌함으로써 물을 분무하도록 제안되었는데 이러한 조립체는 블라스트 노(blast furnace)를 최초로 세정한 후, 블라스트 노로부터 미세한 가스상 분진을 제거하도록 되어 있다. 이러한 경우, 분산은 가스내에서 이루어지고 통과단면이 좁은 위치에서 고속으로 유지되도록 되어 있다.

발명에 따르는 제트충돌에 의한 물의 분산은 이러한 기술이 사용되는 주위 여건과 하기하는 바와 같은 추구하는 목적 및 수행조건에 의하여 선행기술과는 구별된다. 발명에 따라 연구한 결과, 두 제트를 충돌시킴으로써 종래의 장치에 의해 생성된 것에 비하여 액체입자층이 확장될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 액체입자가 공간에 불연속적으로 분산되지 않고 표면이 크게 분산된다. 이러한 점은 선행의 분무방식에 관하여 실제적인 이점을 나타낸다. 매우 큰 챔버내에서 처리하더라도 발명에 의하여 제안된 방식으로 작업하면 적은 수의 분산장치를 사용할 수 있다. 충돌 제트와 그 위치에 대한 파라미터를 적절하게 선택함으로써 고려되는 유형의 장치에서 챔버의 전체 단면을 용이하게 처리한다. 통상적으로 전개된 액체입자층의 형태는 챔버 단면의 형태와 정확하게 일치하지 않으며, 물의 일부가 벽에 분산된다. 액체입자의 충격지대내의 벽은 이러한 방법으로 씻겨진다. 그러나 벽을 세척하기 위해 충격이 강력할 필요는 없다. 더구나, 경험상 제트 충돌에 의하여 생성된 균일한 물의 분산으로 유출가스를 세정함으로써 충돌지대를 지나서까지도 벽을 매우 깨끗하게 할 수 있다. 벽의 부식을 방지하기 위하여 어느 정도까지 충격력을 제한하는 것이 바람직하다. 이것은 하기의 방식으로 제트의 운전조건을 변경시킴으로써 액체입자층의 형태와 팽창을 조정하여 달성한다. 몇 가지 조건들은 분산된 액체입자의 형태와 팽창을 결정한다.

두 제트가 서로 만나는 지점에서 동일하다면, 즉 이들의 치수, 속도, 생산고의 특성이 동일하면, 액체입자의 분사는 실제로 한 평면내에서 이루어진다. 이 평면은 제트평면과 직교하고 대칭 평면을 형성한다. 액체입자층을 통과하는 가스와 중력은 이 평면을 비틀리게 한다. 그러나 본 발명에 따라 수행되는 바와 같이, 비교적 낮은 가스속도와 비교적 높은 제트 속도에 대해서는 이러한 뒤틀림이 감소된다. 사실상 층이 수평하다고 생가할 수 있다. 사실상 가장 큰 단면에 걸친 최초의 수평층을 갖는 것과 제트의 다른 조건이 일정한것은 유익한 것 같다. 그럼에도 불구하고 상이한 강도(생산고 속도)의 제트를 사용할 수 있다. 따라서 다소 뒤틀린 포물면의 형태를 가진 층이 형성된다. 이러한 장치는 예를들면, 액체의 소정의 생산고에 대하여 치수가 비교적 적은 챔버내에서 분산을 행할때와 벽을 가격하는 것으로부터 액층을 보호하는 것이 바람직할때에 유리하게 될 수 있다. 이러한 경우 변형된 층은 챔버의 길이방향으로 잡아 당겨져 전개되도록 되어 있다.

모든 경우에 있어서, 제트는 서로 상이할지라도 분산이 충분히 이루어지기 위해서는 동일한 규모로 잔존하는 특성을 갖는다. 층의 일반적인 형태는 두 제트간의 각의 함수로서 실험적으로 결정한다. 동일한 두 제트로 연구한 결과 수렴하는 제트가 일직선일 경우, 즉 제트간의 각이 180°일 경우, 층은 원형으로 전개됨을 나타낸다. 각이 감소하면 액체입자층은 제트간의 각이 감소하는 동시에 그 각이 감소하는 부채꼴의 형태를 취하는 경향이 있다. 이러한 마지막의 경우, 부채꼴의 중심은 제트의 충돌지점과 일치한다. 분무장치(분사기라고도 함)는 가스의 통로내에서 장애물을 형성하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 조건하에서 분무가 행해지는 벽의 윗쪽 공간을 망라하기 위하여 각이 180°정도인 부채꼴 형태로 층을 얻으려는 경향이 있다. 각기 180°보다 더 커서 분사기가 부착되어 있는 벽에도 분무될 수 있도록 해주는 층을 형성하는 것도 유익한 것이다. 물론 장치가 구석 가까이에 위치한다면, 층의 각이 더 작은 것이 더 바람직하다. 이러한 경우 제트의 각은 더 작은 각으로 감소한다.

하기에 제트각과 상응하는 층의 형태에 대한 예가 기재되어 있다. 일반적으로 제트사이의 각은 30°이상이고 60°내지 130°가 바람직하다. 물론 층은 충돌 지점으로부터 일정한 두께로 최초 평면의 양면에 형성된다. 이 두께는 다른 치수에 관하여 비교적 작다. 통상적으로 두께는 10분의 2,3㎝를 초과하지 않는다. 두께는 실제로 생산고에 비례하며 제트의 투사각이 커짐에 따라 작아진다. 층의 일반적인 형태는 주로 제트들이 동일항 점과 제트간의 각에 의하여 결정되므로 층의 확장은 생산고와 제트속도의 함수이다.

상기한 바와 같이 분산의 단속을 방지하기 위하여 충분히 큰 층을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 전체 단면을 망라하는 치수의 층을 생성시키는 것이 바람직할 것이다. 이에 대한 응답은 효과적으로 채택할 수 있다. 그럼에도 불구하고 단일 층의 사용은 모든 경우에 바람직하지 않다. 몇개의 층을 사용할수 있도록 하는 한가지 이유는 상기한 바와 같이 별에 대한 물의 분산력이 제한되어야 하는 것이 바림직하다는 사실로부터 기인된다. 전체표면을 망라하기 위하여 실제로 챔버나 덕트의 한계를 훨씬 지나서 확대되는 단일 층이 생성된다면 물은 장치의 적절한 작동에 해를 끼칠수 있는 과잉의 힘으로 벽에 분사될 것이다. 또 다른 이유는 매우 큰 표면에는 공엽적인 설비가 곤란할지도 모르는 고산출 제트를 사용해야 한다는 사실과 관련된다. 실제로, 본 발명에 따라 사용하는 제트충돌 기술에 의하여 표면적이 45㎡ 또는 그 이상인 액체입자층이 용이하게 형성될 수 있다. 상기의 이유 때문에 치수가 가능한한 최대의 것이 아닌 층을 형성하는 것과 부분적으호 적용되는 일련의 층을 생성시키는 몇개의 분사기룰 사용하는 것이 바람직하다. 각 쌍의 제트가 상출해야하는 물의 양은 주로 가스류의 단면과 분무되는 벽 표면에 좌우된다. 본 발명에 따르는 분무의 일반적인 산출량을 10 내지 80㎥/hr 이다. 제트가 파열하여 미세한 액체입자로되는 것은 충돌력의 함수이고, 따라서 젯트속도의 함수이다.

속도 자체는 제트를 생성시키는 압력이 함수이다. 공업적인 장치와 중요한 산출량에 대하여 10⁶Pa 정도의 압력을 초과해서는 곤란하다. 발명에 따르는 장치에 대하여 구한 분산과 비례에 대해서는 3 내지 6×10⁵Pa 정도의 압력이 만족스럽다. 액체입자의 크기는 제트속도의 함수이고 압력의 함수이다. 압력이 클수록, 즉 제트의 힘이 클수록 미세한 액체입자를 형성하려는 경향이 커진다는 사실이 실험적으로 측정되었다. 그러나 이러한 변화는 비교적 느리다. 다시 말해서 압력이 크게 변해서 액체입자의 크기가 약간 변할뿐이다. 2.5 내지 3×10⁵Pa정도 또는 그 이상의 압력을 사용하면 크기가 0.01mm미만인 극히 미세한 액체입자가 특정한 퍼센테이지로 나타난다. 어떤 방법으로든지 이러한 매우 미세한 액체입자가 존재함으로써 특히 물과 유출가스가 강력히 접촉하여 세정공정에 유리하다. 그러나 가스가 방출되기전에 이러한 액체입자들을 연속적으로 제거하기 위해서는 보충분리 공정이 필요하다.

본 발명에 따라 사용하는 물의 양은 선행장치에서 사용하는 물의 양과 동일한 정도이다. 가스내에서 좀더 규칙적으로 분산되기 때문에 물의 양은 감소될 수 있다. 섬유매트 제조장치로부터 유출되는 가스의 통로상에 물을 분무하기 위해서는 통상적으로 10³㎥의 가스에 대하여 0.5 내지 2㎥ 정도의 물의 체적이면 만족스러운 결과를 얻을 수 있다로 생각된다. 이 값은 명백하지만, 절대 필요한 것은 아니다. 이것들은 많은 요인의 함수인데, 특히 유출가스 접착제 함량, 접착제의 특성, 온도, 수질 등의 함수이다. 실제로 물은 다소 강력한 정화를 거친 후에 통상적으로 재순환되도록 고려해야만 한다. 재순환수가 덜 포화될수록 처리는 더 효과적이고 물은 적게 필요하게 된다. 사용하는 물의 양은 분산이 행해지는 챔버 또는 관의 단면과는 관련이 있다. 물의 양은 2 내지 20㎥/㎡/hr가 유리하다. 표면 단위당 생산고는 표면을 통과하는 유출가스의 생산고에 따라서 명백하게 좌우된다. 본 발명에 따라 방금 기술한 양과 직접적으로 관련되는 또 다른 면에 따라서 유출가스의 통로상에서 유출가스의 평균속도가 10m/s 미만, 그리고 5m/s 미만으로까지 머무는 지점에서 처리하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.

이것은 단지 가정이지만 가스의 속도가 느려져서 결과적으로 액체입자와 접촉하는 시간이 길어지면 가스와 분산된 물사이에 더 좋은 교환이 일어날 것으로 생각된다. 통상적으로 바람직한 속도조건이 존재하는데, 특히 섬유 수취부재의 바로 하류에 위치하는 챔버내의 조건이든지 섬유매트에 처리되는 또다른 공정으로부터 발생되는 유출가스의 방출로부터의 조건이든간에 유출가스 통로의 시발점에 존재한다. 이것은 대단히 유익하기 때문에 분무의 상류를 형성할 수 있는 퇴적을 방지하기 위하여 가능한한 빨리 물이 분산되는 것이 바람직하다. 따라서, 제트충돌에 의한 분무는 섬유 수취표면의 바로 하류 및/또는 섬유매트를 처리하고 조정하는 챔버의 출구에서 바로 이루어지는 것이 바람직하다.

유출가스의 통로상에서 가능한한 빨리 세정을 진행하는 것이 바람직하며, 또한 통로상의 여러 지점에서 세정을 반복하는 것도 유익하다. 실제로 제트충돌에 의해 세정특성의 결과로서 존재하는 필수적인 부분의 오염물질이 첫번째 층의 액체입자에 의하여 회수된다고 하더라도 일정량의 물은 가스에 의하여 운반된다. 분산이 미세하면 더욱 많아지는 이 물은 통로를 따라서 벽에 퇴적되기 쉽다. 가스가 수분으로 포화되지 않으면 퇴적물은 아마도 통로의 첫번째 부분에서 보다 적게 형성될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이것은 문제를 일으키기 쉽다. 이러한 이유 때문에 두번째 세정은 제트 충돌에 의한 첫번째 세정으로서 유리하게 완수되는 주된 세정과 결합될 수 있다. 벽에 분사된 물은 통로를 따라서 흐르며, 분무가 수행되는 챔버 밑에서 회수된다. 유출가스내에 동반되는 분사된 물은 대기속으로 방출되기 전에 유출가스로부터 분리된다. 통상적으로 첫번째 분리는 분무챔버에서 행한다. 가장 큰 액체입자 또는 수개이 액체입자로 형성된 것들은 어떤 특별한 공정없이 가스로부터 분리되어 벽면의 아래로 흘러내리는 물과 함께 장치의 낮은 부분에서 회수된다. 가스에 의하여 운반되는 아주 미세한 액체입자에 대해서는 액체와 가스로 분리하는 종래의 방법을 이용할 수 있다.

회수되는 물은 재순환되는 것이 유리하다. 이러한 여건에서 물은 미리 정화공정을 거쳐야 한다. 재순환전의 최소한의 정화는 현탄액에서 적어도 부유중 고체 부분을 제거하기 위하여 경사여과하는 것이다. 기타의 물리적 또는 화학적인 방법을 정화처리에 이용한다. 특히 물에서의 탈가스화를 행한다. 수행되는 정화처리에 관계없이 재순환된물은 4% 이하의 건조물질(dry matter)을 함유하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 목적은 상기한 공정을 수행하는 장치를 제공하는 데에도 있다. 이러한 무기섬유 메트의 제조장치는 일반적으로 다음과 같은 부분들을 포함한다.

-섬유를 형성하기 위한 부재,

-섬유를 운반하는 하나 또는 수개의 가스류를 생성시키는 수단,

-섬유를 운반하는 가스류내에 미세하게 분산된 액체 접착제 조성물을 분산하기 위한 수단,

-매트를 형성하기 위해 섬유를 수집하고 가스류로부터 분리하는 수취부재,

-접착제 조성물로 코팅한 섬유매트를 처리하기 위한 특히 열처리 하기 위한 수단과 매트를 냉각시키고 최종제품으로 전환시키기 위한 수단,

-수취부재의 하류 가스 및/또는 섬유매트의 처리 및 냉각, 또는 최종제품으로의 전환시 방출되는 가스로 부터 발생되는 가스를 운반하는 챔버(또는 덕트),

-유출가스의 통로내의 챔버(또는 덕트)내에서 물을 분무하기 위한 수단.

발명에 따른 장치에서 물을 분무하는 수단을 2개의 수렴제트를 형성하는 적어도 하나의 분사기로 구성되어 있 다.

이 분사기는 유출가스를 운반하는 챔버(또는 덕트)내에 위하여 생성된 물의 층이 가스의 통로에 대하여 가로 방향으로, 바람직하게는 통로에 대하여 약간 직각 방향으로 연장된다. 분사기에는 축이 동일한 평면내에 위치하는 2개의 송풍관(blast pipe)이 있다. 방출된 제트를 측량하는 노즐이 송풍관의 자유단에 부착되어 있다. 송풍관과 노즐은 원통형이 바람직하다. 상기에서 알수 있는 바와같이 바람직한 경우인 동일한 제트를 형성하기 위해서는 송풍관과 노즐의 크기와 형태가 동일하며, 수렴점으로부터 노즐이 분리되는 거리가 2개의 노즐에 대하여 동일해야 한다.

수행되는 제트의 힘 때문에 분사기의 송풍관은 상당한 힘을 필요로 한다. 처음에 정의한 기하학적인 조건을 엄밀하게 유지하려면 송풍관이 강성 플레이트(rigid plate)상에 고정적으로 설치되는 것이 유리하다. 이 플레이트는 분사기가 부착되어 있는 벽에 직접 많은 양의 물을 도입시킬때 분사기의 아주 가까이에서 발생하는 부식을 방지하는데에도 유용하다.

분사기는 챔버나 덕트의 벽 가까이에 위치하는 것이 유리하다. 따라서 가스류의 교란이 방지된다. 분사기는 벽에 고정되어 있어서 송풍관이 가스의 통로로만 분사하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여 설계된 오리피스를 통과하는 제트와 함께 송풍관이 하우징내에 위치하여 벽으로부터 보호되는 것도 가능하다. 경우에 따라 다르지만 하나 또는 수개의 전향기가 분사기에 인접하게 상류에 위치하여 적어도 하나의 제트의 작용이 순간적으로 교란될때 물의 분사를 조정할 수 있다.

상기에서 언급한 생산고의 조건을 고려하면, 본 발명에 따르는 분사 노즐의 구멍은 통상적으로 8mm 이상, 바람직하게는 8 내지 17mm이다. 알려진 바와 같이 각각의 분사기는 챔버나 관리 전체 단면을 망라할수 있는 큰 표면층을 형성할 수 있다. 그러나 대개 몇개의 분사기를 사용하여 각각의 제트가 단면의 일부를 망라하는 층을 형성하고 인접한 층이 부분적으로 중복되는 것이 바람직하다. 장치의 치수에 대하여 제시한 조건하에서 각각의 표면 단면적 2.5㎡에 대하여 대략 한개의 분사기를 설치하는 것이 유리하다.

본 발명에 따르는 거리를 연장하고/ 하거나 완전하게 하기 위하여 가스통로를 따라서 간격을 두고 설치하여 분무할 수 있다. 이러한 목적을 위하여 분사기는 챔버(또는 덕트)의 여러가지 높이로 설치되어야 한다. 장치는 가스에 의하여 동반되는 물을 분리하는 장치도 포함된다. 이러한 장치는 사이클론형이 유리하다. 액체입자의 합병을 촉진시켜 용이하게 분리한다. 미세한 액체입자를 제거하기 위하여 전통적인 융합가속기를 사용할 수 있다. 몇개의 분리 시스템을 함께 사용할 수 있고 하나의 특별한 조합은 한외여과를 수반하는 사이클론으로 구성되어 있다.

가스로부터 분리된 물은 대게 경사여과할 수 있는 탱크 및/ 또는 필터로 유입되어 동반된 고체의 적어도 일부를 제거한다. 또한 장치내에 탈가스용 컬럼이 포함될 수 있다. 물을 처리하기 위한 또다른 장치가 조립체를 완전하게 할 수 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

제 1 도는 섬유가 형성된 다음, 매트가 형성되는 공정이 이루어지는 장치를 도사한 것이다. 이 장치 밑으로 일련의 챔버와 덕트가 설치되어 있으며, 그 사이로 수취표면(receiving surface)을 통하여 흡입된 가스가 순환된다.

(1)은 섬유형성 장치, 예를 들면, 원심분리기형 장치이다. 이 장치는 환상 섬유를 형성하며, 하향하는 뜨거운 환상의 가스상 송풍 또는 기류로 섬유를 가늘게 한다. -송풍과 주위 대기로부터 흡입된 공기류를 합류시켜 가동성 벽(2)이 있는 후드(hood)쪽으로 향하게 한다. 섬유 수취표면(3)은 후드의 아랫 부분에 전체폭에 걸쳐 있으며, 이는 천공된 컨베이어 밸트 등으로 형성된다. 접착제 조성물은 섬유형성 부재와 수취표면 사이의 섬유 통로에서 분무된다. (4)는 분무장치이다. 수취표면 밑 제 1 챔버(5)가 설치되어 있으며, 이의 압력은 후드의 대기와 관련되어 약간 감소된다. 가스는 후드로부터 섬유 매트(6)와 수취표면을 통하여 챔버(5)로 들어간다. 충돌 젯트 분사기(7)는 챔버(5)벽의 수취부재 바로 아래에 있다. 분사기(7)의 특성은 액체입자층이 챔버(5)의 전체 폭이 걸쳐 뻗어 있고, 가스가 완전히 포화되도록 선택한다. 챔버(5)는 통로(8)에 의하여 챔버(9)와 연결되어 있다. 단면이 작은 통로(8)가 존재함으로써 가스가 가속화되며, 챔버(5)의 벽으로부터 흐르는 물이 재분산되어 세정효과를 달성한다.

챔버(9)로 들어간 가스는 감속되고 부유중인 큰 액체입자들은 물과 함께 침전되어 도관(10)을 통하여 흘러 나간다. 세정된 가스는 덕트(11)를 통하여 사이클론형 분리장치(12)로 간다. 사이클론안으로 들어간 미세한 액체입자들은 침전되어 아랫 부분에서 회수되는 반면, 윗 부분으로 나간 정화된 가스는 송풍기(13)를 통하여 흐르도록 해준다. 가스중에 매우 미세한 액체입자가 존재하는 경우, 초여과장치(14)를 통하여 가스를 통과시켜 분리하는 것이 유리하다.

상기한 도면에 있어서, 사용된 가스는 대기 속으로 방출된다. 또한 프랑스공화국 특허 제 2,247,346호, 제 2,318,121호 및 제 2,368,445호에 기술된 바와 같이, 사용된 가스의 일부를 재순환시킬 수도 있다. 이러한 경우에는 예를 들면, 재순환된 가스는 송풍기(13)의 출구에서 취하여 섬유가 형성되는 챔버로 돌려보낸다. 장치의 여러부분에서 재생된 물은 경사여과기로 보낸다. 물의 도관과 처리장치의 조립체는 도면에 도시되어 있다. 완전한 설비는 일반적으로 섬유형성 물질을 도입해 주는전로(fore-hearth)를 따라 설치된 여러개의 섬유형성 장치로 이루어진다. 수취부재를 형성하는 컨베이어 밸트(3)는 장치의 밑에 종방향으로 놓여있다. 가스가 확실히 순환되도록 하기 위해서는 일반적으로 상술한 여러 장치, 즉 챔버(5), 챔버(9), 사이클론(12), 환기기(13)등이 설치되며, 이때 상업적으로 구입할 수 있는 각 부재들의 용량을 필수적으로 고려해야 한다.

제 2 도는 제 1 도에서 도시한 장치의 형태를 세정위치에서 보다 상세하게 나타낸다. 여기서 보이는 것은 챔버(5)에 연결된 부분만으로 제한되어 있다. 챔버(5)는 생산라인에 따라 연장된 비슷한 여러 챔버들의 일부분이다. 세정용분사기(7)의 위치는 챔버(5)의 세로방향의 벽에 표시되어 있다. 4개의 분사기(7)는 2개씩 대칭관계를 이루는 위치에서 컨베이어벨트 가까운 챔버의 도시하지 않은 윗부분에 설치되어 있다. 챔버의 바닥은 물이 잘 흐르도록 경사져있다. 챔버(5)와 인접한(9)는 전체길이가 맞닿아 연결되어 있다. 연결부분은 통로(8)에 의해 형성된다. 챔버(9)의 바닥도 역시 경사져있다. 밑부분은 물을 받는 집수기(25)가 있으며, 물을 덕트(10)로 보낸다. 챔버(9)를 통과한 가스는 덕트(11)를 통하여 분리장치로 보내어지는데, 이는 도시하지 않았다.

제 3 도는 섬유 매트 처리 장치로부터 발생하는 가스를 배출하고 세정하는 챔버들을 포함한 장치를 보여주고 있다. 이장치는, 예를 들면, 접착제를 형성하는 수지를 경화시키는 오븐일 수 있다. 이것은 또한 공기를 실온에서 순환시켜 냉각시키는 장치일 수 있다. 이것은 또한 섬유 매트를 절단할 경우에 형성되는 먼지 입자를 흡입하는 장치일 수 있다. 이러한 모든 처리 또는 유사한 처리에 있어서, 오염물로 포화된 가스류가 형성된다. 밀폐된 챔버(16)에서 처리를 행하며, 그 일부분만을 도면에 도시한다. 섬유 매트(6)는 이 챔버를 통과한다. 간단히 하기 위하여 처리수단은 도시하지 않았다. 예를들면, 오븐의 경우에는 뜨거운 가스가 매트를 통하여 강제 순환되도록 하는 장치가 있다. 이러한 장치는 특히 프랑스공화국 특허원 제 2,394,041호에 상세하게 기술되어 있다.

처리하는 동안 형성되는 오염된 가스는 챔버(16)로부터 챔버(16)의 윗쪽에 위치한 방향전환챔버(17)를 지나서 세정챔버(18)로 통과한다. 보다 잘 도시하기 위하여 가스 유도 장치의 전벽(frontal wall)은 생략한다. 수렴젯트가 있는 2개의 분사기(7)의 위치는 세정챔버(18)의 상부 가로벽에 표시되어 있다. 이 분사기들은. 액체입자들의 층이 가스의 분사궤도를 가로질러 형성되도록 배열되어 있다. 제 6 도에 도시한 바와 같은 전향장치(deflector)는 세정수가 챔버(17)방향으로 분사되는 것을 방지한다.

물론, 이러한 장치에 사용되는 분사기의 개수, 위치, 특성들은 사용자들이 세정의 특정한 조건의 함수로서 선택한다. 세정챔버의 바닥은 침전된 물을 집수구(20)로 흐르게 하는 경사벽(19)으로 형성되어 있다. 세정챔버의 출구에 있는 좁은 단면(21)에는 가스가 차 있어서 이를 가속시켜 연결 도관(22)으로 보낸다. 이 도관(22)은 사이클론형 분리기(23)로 연결되어 있다. 사이클론(23)에서 분리된 물은 집수구(24)를 통하여 배수된다. 또한, 이런 설비들은 도시하지 않은 송풍기와 상황에 따라서는 보완적인 여과수단으로 이루어진다.

제4도에는 장치의 일부를 제외시켜 여러 부분들의 상대적인 위치를 보다 잘 보이도록 하였다.

제4도와 제5도의 장치는 상기의 도면과 유사하지만, 이때에는 가스가 처리 챔버로부터 챔버(16)의 측벽에 위치한 출구구멍(25)을 통하여 배출되다. 슬리이브(26)는 챔버(16)의 각 측면에 위치한 방향 전환챔버(17)안으로 들어와 있다. 각각의 챔버(17)는 세정챔버(18)와 연결되어있다. 두 챔버(18)는 챔버(16) 위쪽에 연결된다. 이 챔버로부터 세정되 가스가 공통 덕트(27)를 통하여 빠져나간다. 각각의 세정실에는 2개의 충돌젯트 분사기가 배치되어 있다. 앞에서와 같이 이 장치에서 분사기는 액체입자들의 층이 가스류를 가로질러 뻗어나가도록 배열된다. 분산된 물은 세정챔버의 바닥을 이루고 있는 경사벽(19)을 따라 흘러서 챔버(17)의 벽을 다라 흘러내린 후, 집수구(20)을 통하여배수된다. 슬리이브(26)는 흐르는 물을 가스류의 입구로부터 챔버(17)로 분리한다. 처리 챔버로부터 가스를 애보내기 위한 다른 배열도 고려할 수 있다. 특히, 경우에 따라서는 가스를 챔버의 바닥에서 배출시키는 것도 가능하다. 이러한 경우, 세정장치는 제1도와 제2도에관하여 기술한 방법으로 배열할 수 있다.

제5도는 챔버(16)로 물이 들어오는 것을 막기 위한 목적으로 아래쪽으로 경사지게 설치된 슬리이브(26)을 상세하게 도시한다.

제6도는 본 발명에 따르는 분사기의 단면을 도시한다. 이 분사기는 그 끝부분에측량 노즐(29)이 있는 2개의 원통형 송풍관으로 이루어진다. 송풍관(28)의 끝부분을 나사이가 되어 있어 노즐이 거기에 끼워 있다. 송풍관은 공급챔버(31)의 벽을 형성하고 있는 판(30)에 용접되어 있다. 세정수는 도관(32)을 통하여 공급챔버로 공급되다. 챔법(31), 도관(32), 송풍관(28) 및 노즐(29)의 조립체는 엄밀하게 대칭적인 형태로 배열하여 형성되는 제트가 동일하도록 항다. 송풍관(28)을 지지하고 있는 판(30)은 벽(34)에 용접으로 고정시킨 제2보호판(33)에 고정되어 있다. 이것은 두꺼운 판으로 되어 있고 챔버의 벽으로 흐르는 물의 층으로부터 오는 충격을 직접 받아서 벽이 물에 마모되는 것을 막아준다. 조인트(36)는 판(30) 및 (33)을 견고하게 유지해준다. 이 두판을 고정시키는 구단은 도시하지않았다. 이것은, 예를들면, 나사로 함께 조일수도 있다. 판(30)은 원추형 전향장치(35)를 지지하고 있고, 이 장치는 밀봉된 제트가 사고에 의하여 순간적으로 교란될 때 분사 송풍관 중의 하나를 밀봉하여 반대쪽 제트로 전달되는 것을 방지한다.

상기한 바와 같이 이러한 배열은 분사기가 섬유 수취부재 옆에 있을 경우와 형성된 매트를 물의 분출로부터 보호하는 것이 바람직스러운 경우에 특히유용하다. 제트의 충격이 잠깐 중단되었을 때 봉해지지 않은 제트는 전향장치(35)에 충돌한다. 물론, 분무기는 전향잔치가 보호를 필요로 하는 잔치의 옆에 위치하도록 배열되어 있다.

[ 실시예1 ]

물의 분무층의 배열을 예비 시험에서 연구한다. 부채꼴 모양의 층의 개각(open/ing angle)을 2개의 동일 제트간의 각도의 함수로서 측정한다. 측정치는 다음과 같다 ;

제트간 각도 30° 60° 100° 108° 120° 층의 개각 40° 80 ° 120 ° 150 ° 180° 210°

16mm의 노즐과 8.10⁵Pa에서의 결과치는 50㎥/hr이다.

16mm의 노즐과 압력 6.10⁵Pa의 압력, 120° 의 각도에서 형성된 액체입자층은 90㎡보다 더 크다.

[실시예 2]

본 발명에 따르는 세정방법은 세정챔버, 인접한 챔버, 섬유 매트를 형성하기 위한 장치의 섬유 수취컨베니어의 하류에서 이용한다. 스푼 또는 주걱상(spartula -like)분무부재가 세정챔버와 인접한 챔버에 이미 설치되어 있다. 이들 부재는 컨베이어 바로 밑(75㎝ 밑)에 있는 세정챔버의 반대편 벽에 있는 2개의 충돌제트 분사기로 대체되었고, 인접한 챔버에 있는 두개는 덕트를 통하여 사이클론으로 가스를 유도한다.

컨베이어 하부에 있는 세정챔버의 단면적은 약 7.5㎡이다. 세정챔버를 통과하는 가스의 양은 54.10³㎥/hr이다. 세정챔버에 있는 분사기에 직경이 16mm인 노즐이 있다. 인접한 챔버에 있는 분무기의 직경은 11mm이다. 수압은 5.10⁵Pa이다. 제트들은 120° 의 각도를 이루면서 서로 대향한다. 사용하는 물은 2.5중량%의 건조물을 함유하는 재순환된 물이다. 세정챔버에서 측정된 결과치는 각 분사기마다 약 36㎥/hr이다. 인접한 챔버에서 각 분사기의 용량은 18㎥/hr이므로 총 108㎥/hr이다. 따라서 이것은 종래의 분사기에 사용된 양과 대등한 양이다. 일년내내 연속적으로 작업하는 동안 어려움이 사라졌다. 공정을 중단할 필요가 없어졌다. 분사기는 방해받지 않게 되었다. 노즐의 마모는 무시 할 정도였다. 노즐의 직경은 1/10mm 미만이었다. 세정챔버, 인접한 챔버 및 덕트의 벽은 완전히 깨끗했다.

[실시예 3]

실시예 2에 보고되어 얻어진 결과에 따라 2개의 전체 섬유매트 생산라인이 제트충돌에 의한 세정 시스템으로 장치되어 있다. 한 라인은 8개의 원심분리 섬유화 부재로 구성되며 1일 총 140ton 정도의 섬유를 생사한다. 한 라인에서 4개의 세정챔버는 컨베이어 벨트의 밑에서 유출가스를 수취하기에 충분하다.

이들 세정챔버를 통과하는 가스의 총 체적은 약 288.10³㎥/hr이다. 18개의 충돌 제트 분사기가 세정챔버와 인접한 챔버내에 있다. 18개의 분사기는 동일하다. 제트간의 각은 120°이다. 노즐 직경은 13mm이고, 수압은 5.10⁵Pa이다. 각각의 분사기는 약 26㎥/hr를 산출하므로 총 468㎥/hr를 산출한다.

139개의 스푼상 분무장치 대신에 18개의 분사기를 장치내에 설치한다. 6개월 이상 연속적으로 작업한 후에 장치를 검사한 결과, 가스, 특히 세정챔버, 덕트, 사이클론 분리기 및 송풍기 등으로 이루어지는 전체회로가 전반적으로 깨끗하였다. 선행의 세정장치에서는 대략 6주마다 체계적으로 작업을 중지할 필요가 있었다.

Claims (28)

1. 섬유를 생산한 다음, 가스류를 이용하여 운반 가스로부터 섬유를 수집하고 분리하는 수취부재로 섬유를 보내는 단계 ; 미세하게 분산되 액체 접착제 조성물을 수취부재의 상부를 흐르는 섬유 운반용 가스류에 분사시키는 단계 ;섬유 매트를 가능하게 처리, 특히 열처리하여 접착제를 접착시킨 다음, 가공된 형태로 변형시키는 단계 ; 수취부재의 하부에서 섬유를 운반하는 가스의 통로 및/또는 접착제를 접착시키기 위한 처리공정 및/또는 섬유 매트의 변형 공정으로부터 발생하는 가스의 통로에서 물을 분부하는 단계로 이루어진 무기섬유 매트의 제조방법에 있어서, 물을 제트 충격으로 분산시킴을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 분산된 물의 층이 가스의 통로에 대하여 가로방향으로 퍼져나가도록 제트를 배열하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 충격을 동일한 제트의 하나 또는 다수쌍의 제트 사이에서 실현하여 액체입자의 하나(또는 다수)의 거의 균일한 층을 전개시키는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 분산된 물의 액체입자층(또는 충돌)이 가스 통로의 전체 단면을 덮도록 제트의 쌍(제트의 쌍들)의 특성을 선택하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 물의 분산을 10m/s 미만의 평균 속도에서 유출가스에 행하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 분산된 물의 양이 10³㎥의 가스 체적에 대해 0.5 내지 2㎥인 방법.
7. 제 3 항에 있어서, 한쌍의 수렴제트에 대한 물의 산출량이 10 내지 80㎥/hr인 방법.
8. 제 3 항에 있어서, 수렴제트의 각이 30° 이상인 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 제트의 각이 80 내지 130° 인 방법.
10. 제 3 항에 있어서, 분산된 물을 3 내지 6.10⁵Pa의 압력에서 처리하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 단면적의 단위당 및 시간당 챔버(또는 덕트)내에 분산된 물의 산출량이 2 내지 20㎥/hr.㎡인 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 물의 분산을 , 유출가스가 배출 순환기내로 들어간 직후에 수행하는 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 분산된 물을 가스로부터 분리한 다음, 하나 또는 다수의 공정조작을 행하여 물이 가스와 챔버(또는 덕트)의 벽과 접촉하여 포화된 생성물의 적어도 일부분을 제거하고, 물을 새로운 세정공정에 재사용하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 가스로부터 분리된 물을 여과하여 적어도 동반된 고체 생성물의 일부를 제거하고, 재사용한 물이 4%이하의 건조물을 함유하는 방법.
15. 섬유를 형성하는 부재(1), 섬유를 운반하는 하나 또는 다수의 가스류를 생성하는 수단, 섬유를 운반하는 가스류내에 미세하게 분산된 액체접착제 조성물을 분산하는 수단(4), 섬유가 수집되어 매트(6)를 형성하고 가스류로부터 분리되는 수취부재(3), 섬유 매트를 처리, 특히 열처리하고 매트를 가공된 형태로 만들기 위해 매트를 변형시키는 임의의 수단, 수취부재의 하류를 통과하는 가스 및/또는 섬유 매트의 처리 또는 변형으로부터 발생하는 가스를 안내하는 챔버(또는 덕트)(5,9,11,17,18,22), 가스의 통로에서 챔버(또는 덕트)내에서 물을 분무하는 수단(7)으로 이루어진 무기 섬유 매트의 제조장치에 있어서, 물을 분무하는 수단(7)이 분산된 물의 층이 가스의 통로에 대하여 가로 방향으로 퍼지도록 배열된 두개의 수렴 제트를 형성하는 적어도 하나의 분사사기로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 분사기에는 2개의 송풍관(28)이 있고, 송풍관의 양단에는 제트를 측정하는 노즐(29)이 있으며 송풍관(28)과 노즐(29)의 단면이 원형인 장치.
17. 제15항에 있어서, 동일한 분사기의 송풍관(28)과 노즐(29)의 크기와 모양이 동일하며 이들의 축이 수렴하며, 또한 축의 수렴점으로부터 각각의 노즐의 오리피스를 분리한 거리가 동일한 장치.
18. 제17항에 있어서, 동일한 분사기의 송풍관(28)이 판(30)에 장착되어 있고, 챔버의 내부에서 벽을 따라 돌출한 송풍관(28)과 노즐(29)만이 챔버(5,8) (또는 덕트)의 벽에 고정되어 있는 장치.
19. 제16항에 있어서, 송풍관(28)과 분사노즐(29)의 가스의 통로에 장애물을 형성하지 않도록 하기 위해서 벽 표면의 차폐물 내에 위치하는 장치.
20. 제18항에 있어서, 분사 송풍관의 상부에 위치한 편향기(35)가 가스가 대향하는 물의 우발적인 분사에 대하여 장애물을 형성하는 장치.
21. 제16항에 있어서, 분사노즐(29)의 오리피스 직경이 8mm이상인 장치.
22. 제15항에 있어서, 분산된 물의 층을 형서하기 위해 한개의 분사기를 약 2.5㎡의 각 표면적에 대해 사용하는 장치.
23. 제15항에 있어서, 다수의 분사기가 챔버(또는 덕트)의 동일한 수준에서 위치하여 물의 다수의 부분적으로 중복된 층을 형성하는 장치.
24. 제15항에 있어서, 섬유 수취부재(3)의 하류에서 가스를 처리하기 위해 분사기(7)가 매트(6)를 형성하는 섬유의 습윤을 야기하지 않고, 가능한한 상기 부재(3)와 밀접하게 위치하는 장치.
25. 제15항에 있어서, 감소된 횡단면(8,21)지역이 가스를 촉진시키기 위한 물 분산지역의 하류의 가스의 통로에 위치하는 장치.
26. 제15항에 있어서, 침전된 물을 수취 및 배출하기 위해 분산을 수행하는 구역이 기저부에 수집기(15,20)가 있는 장치.
27. 제15항에 있어서, 물이 분산되는 챔버(5,18) (또는 덕트)의 하류에 가스에 의해 동반된 가장 미세한 액체입자에 대한 분리 시스템(12,23)이 있는 장치.
28. 제27항에 있어서, 분리기(12,23)가 사이클론에 의해 구성되는 장치.

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