KR890001422B1 - 원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유의 제조 방법 및 장치

제 1도는 본 발명에 의한 섬유 제조 장치의 개략적인 투시도.

제 2 도는 본 발명에 의한 섬유 제조 바퀴의 측면을 일부 단면으로 표시한 개략도.

제 3 도는 제 2 도의 일부 확대도.

제 4 도는 제 2 도의 또 다른 일부 확대도.

제 5 도는 본 발명에 의한 장치의 주부분품들간의 상대적인 고정 위치를 표시한 개략도.

제 6 도는 냉각수 회로의 일부 단면도.

제 7 도는 처리 조성물 전달 회로와 이 조성물의 분사장치의 세부 단면도.

제 8 도는 다른 형태의 처리 조성물 분사 장치의 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분배 바퀴 2,3 : 섬유 제조 바퀴

4 : 통로 5 : 송풍 크라운

6: 축 7 : 테

8,9,11,12 : 지지체 10 : 분사 장치

13 : 송풍 장치 14,15 : 돌출부

16 : 허브(hub) 17 : 고정부분

19 : 연결 나사 20 : 셸프(shelf)

21 : 격실 22 : 구멍

23, 24 : 도관 장치 25 : 멈춤개

26 : 롤링 장치 27 : 써클립(circlip)

28 : 조임구 29 : 턱

30 : 걸릿(gullet) 31 : 구멍

32 : 테두리 33 : 디스크(disk)

본 발명은 외부에서 용융 상태의 섬유 재료를 섬유 제조 바퀴의 둘레로 도입시켜서 이 바퀴에 붙어서 이 바퀴와 함께 회전토록한 다음 원심력에 의해서 섬유로 분리되어 나오도록 하는 원심분리식 섬유 제조 공법의 개량에 관한 것이다. 이 공법은 "비구속 원심분리법(free centrifugation)"이라고 부르는 것들중의 일종으로서, 원심분리기소(centrifugation element)가 부싱(bushing)의 역할도 아울러서 하는 공법과는 대조적인 것이다.

이 공법에서는 일반적으로 여러개의 섬유 제조 바퀴들을 서로 근접 배치하여 사용한다. 섬유 재료는 한 바퀴에서 다른 바퀴로 전달되는데, 각 바퀴는 받은 섬유 재료의 일부를 변환시키고 나머지는 다음번 바퀴로 보낸다.

원심분리법에 의해서 섬유를 제조하는 방법은 이러한 것외에도 다른 방법들이 있는데, 섬유 재료를 디스크(disk)나 회전 스피너(rotating spinner)의 정면으로 도입시키거나 또는 주변에 뚫려있는 다수의 구멍들이 원심력에 의해서 섬유 재료를 뿜어내는 부싱을 형성하는 드럼(drum)을 사용하거나 하는 방법들이 그것이다.

나중에 말한 두가지 방법은 사용하는 장치면에서 보나 얻은 결과면에서 보나 본 발명의 방법과는 전혀 다르다. 실제로 디스크에 의한 원심분리법은 수많은 용도에 알맞게끔 충분히 가는 섬유들을 만들어내지 못한다. 더우기, 이러한 작업에 사용되고 있는 어떠한 재료는, 예컨대, 너무 높은 온도 처리나 또는 그 재료의 균일성에 결함이 존재함으로 인하여 부싱을 형성하는 드럼에는 사용할 수가 없다.

이러한 다른 방법에 비해, 상술한 바와 같이 외부에서 섬유 재료를 외주면으로 도입하여 섬유 제조 작업을 수행하는 방법은 분명히 잇점을 갖고 있다. 그러나, 이러한 식의 섬유 제조 방법은 다른 특성으로 인하여, 지금까지 수많은 개량이 이루어졌음에도 불구하고, 완전한 만족을 주지는 못하였다. 본 발명의 목적은 이러한 식의 섬유 제조 방법을 더욱 만족스러운 조건하에서 실시할 수 있도록 하자는 데에 있다. 특히, 본 발명은 섬유의 형성과 처리를 더 잘할 수 있는 수단을 제공하자는 데에 그 의도가 있다.

본 발명의 다른 목적은 섬유의 생산량, 즉, 사용된 총 섬유 재료에 대하여 섬유의 형태로 회수된 재료의 비율을 증가시키는 데에 있다. 실제로, 이러한 식의 제조 방법의 지속적인 난점들중의 하나는 섬유화되지 못한채로 빠져 나오는 제품들이 비교적 다량으로 존재한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조된 제품의 질, 특히 기계적인 성질과 단열성을 개선시킨다는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 설비의 주기적인 재정비로 인한 조업중단 빈도수와 그 기간을 단축시킴으로써 연속적인 가동을 용이하게 한다는 데에 있다.

이 방법에는 섬유 형성과 그 다음의 완제품을 얻어낼때까지 수많은 인자가 작용하기 때문에, 이 방법을 조직적으로 분석한다는 것은 어려운 일이다. 이 사실은 이 방법을 개량하기 위하여 지금까지 제안된 해결 방안들이 각양각색으로 존재한다는 것으로도 일부 설명될 수 있다.

이들 방법에 관하여 시도된 첫번째 연구 작업은 원심분리를 위한 최상의 조건들, 즉, 섬유 재료의 도입방법, 바퀴의 표면형상, 회전 속도, 크기, 상대적인 위치, 및 바퀴의 수 등을 결정하는 것이었다.

다음에는, 섬유 제조 바퀴에서 분리되어 나오는 섬유들을 처리하여 수집 장소로 이송시키는 조건에 중점을 두었다.

따라서, 섬유의 형성시에, 섬유를 운반함과 아울러, 비섬유화된 입자들로부터 섬유를 분리시키는 작용을 하는 기류(gas current)를 섬유에 작용시키는 것에 관해서 연구를 하였다.

이들 방법을 개량하기 위하여, 섬유를 단열 매트(mat)의 형태로 사용하도록 처리하는 것에 관한 다양한 제안도 있었다. 통상, 이러한 용도를 위해서는 섬유에다 액상의 결합제용 조성물을 분무하여 피복시킴으로써 이 분무된 결합제가 건조나 열처리된 후에는 그 응집력과 기계적인 성질이 완성된 제품에 더하여지도록 한다.

물론, 이러한 처리 작업은 이른바 섬유 제조작업을 방해하지 않아야 하고 가능한한 균일하게 섬유를 피복시켜야 만족스러운 결과를 얻을 수 있다.

이것에 관한 재래식 방법의 일예를 들면, 수집면쪽으로 섬유를 운반하는 기류의 통로상에서 섬유 제조 바퀴로부터 일정한 거리를 두고 분무를 하는 것이었다. 그러나, 이러한 처리 방법으로는 우수한 피복 균일성을 얻을 수 없었다. 그 이유는 정확하게 알 수 없으나, 기류가 섬유를 분무기(pulverization element)앞에 규칙적으로 안내하지 못한다는 것은 사실이다. 아울러, 섬유들이 수집 장치쪽으로 진행하는 동안에 다발을 형성 하거나 또는 약간 꼬이는 경향을 나타내기 때문에 모든 섬유를 다 정확하게 피복한다는 것은 더욱 어렵다는 것이다.

이러한 피복 방법을 개선시키기 위하여, 섬유 제조 바퀴의 다른쪽에서 섬유의 통로를 향하여 그 섬유운반기류와 또같은 속도와 방향으로 조성물을 분무하는 방법에 제안되었으나, 완전히 만족스러운 결과는 제공하지 못하였다.

상술한 난점들을 피하기 위하여, 섬유를 운반함과 아울러 비섬유화된 입자들로부터 섬유를 운반하기 위한 기류속으로 섬유 제조 바퀴 부근에서 처리 조성물을 분무하는 방법이 제안되었다. 이 경우에서는 섬유와 접촉하기 전에 기체속에서 분무가 이루어진다.

이 방법으로 작업하면 섬유가 형성되자마자 더욱 잘 조절된 조건하에서 처리 조성물과 접촉하게 된다. 그럼에도 불구하고, 이러한 피복 방법은 몇가지 단점들을 갖고 있다.

이들 단점중의 하나는 분무기가 바퀴의 표면에 근접하여 위치하는데서 기인한 것이다. 이 위치에서는, 용융된 섬유 재료와의 접촉으로 인한 고온 상태의 표면에서 방사되는 열에 대하여 분무기가 노출된다. 또한 , 이 분무기는 용융된 섬유 재료가 우발적으로 배출될 경우 피할 길이 없다. 또한, 특히 이들 분무기는 수집면쪽으로 섬유를 운반하는 기류로부터 이탈된 섬유를 붙잡아 두려는 경향을 보인다. 조성물로 피복된 이 섬유들은 통상 열에 민감하여, "베이킹(baking)"되는 경향이 있다. 따라서, 분무기상에 용착물이 퇴적됨으로써 갑작스럽게 분무기가 막히게 된다.

이러한 단점들을 줄이기 위하여 분무공이 비교적 큰 노즐을 사용하면, 정해진 유량을 위하여 노즐의 수도 줄여야 한다. 그 결과, 갯수가 줄어든 노즐들간의 간격은 당연히 더욱 커지게 됨으로써 덜 균일한 처리가 이루어지게 되어 완성된 제품의 질이 떨어진다.

아울러, 그러한 사전 조치에도 불구하고 분무기의 막힘 형상은 완전히 방지되지 못하기 때문에 분무노즐이 막히게 되어 재정비를 요함으로써 생산 작업을 자주 중단해야 한다.

여러개의 섬유 제조 바퀴를 갖고 있는 장치에 있어서는, 섬유 재료가 한 바퀴에서 다른 바퀴로 순환한다는 관점에서 볼 때 특히 아직 섬유화되지 못한 재료를 냉각시키지 않기를 위해서는 바퀴들 사이에서 송풍이나 분무를 하지 않는 것이 바람직하게 보이기 때문에, 통상 바퀴들 사이의 대역을 벗어난 곳에서 섬유를 형성하고자 한다. 그러나, 일정한 양의 섬유는 그것이 형성되었거나 또는 운반되었거나 간에 이 대역을 통과하게 됨으로써 조성물의 분무를 직접 받지 못하게 되어 균일성에 결함의 위험을 증가시킨다.

섬유 매트를 형성하는 방법에 관한 본 발명의 잇점들 중에는 섬유가 약갼 꼬였던 또는 안 꼬였던간에 섬유의 피복 상태를 개선시킴으로써 완성된 제품의 질을 개선시키는 점도 들어있다. 본 방법에서는 섬유 형성재료를 희석된 상태에서 원심분리용 바퀴의 외주면상으로 도입한다. 이 재료의 최소한 일부는 바퀴에 대해 반경방향으로 섬유의 형태로 분사된다. 형성된 섬유는 바퀴에서 섬유가 분사되는 방향을 가로질러 도입되는 기류에 의해서 막(layer)의 형태로서 운반된다. 처음 방향으로부터 이탈된 섬유를 운반하는 기류는 미세하게 분리된 상태의 액상 처리 조성물과 접촉하게 된다.

본 발명의 방법에 있어서 액상 조성물은 섬유막 내측의 섬유 제조 바퀴에 바로 인접한 대역에서 원심력에 의해서 섬유 운반 기류속에서, 그 기류를 가로지르는 방향으로 방울(droplet) 형태로 분사되고 기류속으로 들어간 방울들은 그 기류에 의해서 미세하게 분리된다.

본 발명에 의하면, 그 액상 조성물의 추진력은 근본적으로 그 액상 조성물이 들어 있는 부분품의 회전에 의해서 발생되기 때문에 그 액상 조성물은 그 부분품에서 원심력의 작용에 의해서 분사된다. 이 원심력에 의해서 분사된 방울의 힘은 그 방울이 기류에 도달하여 침투할 수 있을 만큼 충분히 크다.

상술한 바 섬유막의 내측에 위치한 대역은 섬유 제조 바퀴의 하류(섬유를 운반하는 기류의 방향을 기준으로)에 있으며, 최소한 부분적으로는 그 섬유막에 의해서 싸여있다. 본 발명에서는 조성물의 분사가 바퀴의 한특정부위로만 한정되지 않고, 바퀴 사이에 나타나는 것들을 포함하는 모든 섬유들이 조성물 처리를 받도록 한다는 것을 알아야 한다.

섬유막과 그것을 운반하는 기류는 섬유가 용이하게 배출될 수 있게끔 바퀴의 회전축에 대하여 거의 나란한 방향으로 배향된다. 기류의 방향은 바퀴의 축선과 나란하게 하는 것이 바람직하다.

편의상, 액체 조성물의 원심분리는 그 바퀴와 동축으로 되어 있는 부분품으로 하는 것이 유리하다. 그러므로, 조성물 방울은 바퀴의 회전축과 섬유 운반 기류에 대하여 사실상 직각을 이루는 방향을 따라서 분사된다.

처리 조성물의 분사는 섬유 제조 바퀴에 가능한한 근접하여 이루어지는 것이 유리하다.

실제로 처리 조성물의 분사는 섬유 제조 바퀴와 충분히 밀접하게 이루어지기 때문에 조성물 방울들은 섬유운반 기류가 공기와 혼합되어 교란되기 전의 지점에서 섬유 운반 기류와 만나게 된다. 물론, 공기와의 혼합으로 인한 그 기류의 교란 상태는 섬유 제조 바퀴로부터 멀어질수록 점차로 심해진다. 이른바 엄격한 한계는 없으나, 조성물이 바퀴에 근접할수록, 한편으로는 조성물 방울에 대한 기류의 작용이 더욱 강렬해지고, 다른 한편으로는, 섬유 운반 기류의 심부에서 조성물 입자들의 분산 상태가 더욱 균일해진다(특히 기류의 유용한 칫수는 비교적 이 지점에 한정되어 있기 때문임).

바람직한 일예를 들면, 원심분리용 바퀴의 하류 모서리와 처리 조성물이 분사되는 지점의 평면간의 거리는 150mm를 초과해서는 안되며, 60mm이하가 바람직하다.

장치나 작동 조건을 고려하여, 필요하다면 섬유 재조 바퀴의 하류 모서리와 분사 장치간에 최소 한도의 거리를 유지시킴으로써 예컨대, 처리 조성물 분사 장치의 작용을 방해하는 원인이 되는 열 전달을 막을 수 있다.

원심 분리 장치는 처리 조성물을 회전축으로 부터 일정한 거리에서 분사하기 때문에 분사된 방울은 섬유 운반 기류에 충분히 도달할 수 있는 힘을 얻는다. 분사 장치에서 방울이 분리되어 나오는 지점에서 기류까지의 거리가 작으면 작을수록 조성물 방울의 힘은 더욱 커진다. 더우기, 방울이 기류와 만나는 지점은 방울의 이동 거리가 짧을수록 분사 장치의 도움없이, 훨씬 더 국지화된다. 따라서 이 거리를 단축시키는 것이 바람직 하겠지만, 섬유의 궤도를 교란시키지 않고 또한 용융 재료가 바퀴의 표면에서 흘러내릴 경우 분사 장치가 우발적으로 받게될 위험을 덜기 위해서는 기류와 분사장치의 단부간의 간격을 분명히 유지시켜야 한다.

분사 장치의 외주면에서 조성물에 전달되는 반경 방향의 속도는 수많은 인자, 즉, 방울의 크기, 기류로부터의 거리, 기류의 속도 등의 함수로서 변한다. 본 명세서에 든 예의 장치의 칫수의 변수와 아울러 기류의 특성을 고려할 때, 바람직한 속도는 50내지 120m/sec이며, 70내지 100m/sec가 특히 바람직하다.

조성물을 원심분리식으로 분사할 경우의 한가지 잇점은, 유체의 강제 추진 방식에 의한 분무의 경우와 마찬가지로, 섬유 제조 바퀴의 하류에 있는 기체 분사구에 의해 섬유 운반 기류의 정상적인 흐름의 교란이 방지된다는 것이다. 원심분리에 의한 조성물 방울이 기류에 가하는 충격은 강제 추진식 분무기의 경우보다 훨씬 작다. 따라서, 기체의 소용돌이 현상으로 인한 위험과 특히 꼬인 섬유의 피복에 관한 상술한 결점들이 줄어든다.

물론, 원심분리 장치에 의해 분사가 이루어지고, 그것이 주된 장치이지만, 다른 장치와 병행해서 쓸수 있다. 따라서, 처리 조성물은 분사 장치에 도달하는데 필요한 압력을 초과하지 않은 압력으로 분사 장치로 운반된다. 물론 조성물을 더 강한 압력으로 운반시킬 수도 있다. 상황에 따라서는 원심분리 장치를 강제 추진유체에 연결하여 쓰기도 하는데, 이 경우에는 강제 추진 유체가 섬유의 형성이나 수송을 방해하거나 완성된 제품의 조직을 손상시키는 정도가 되어서는 안된다.

본 발명에 의한 방법이 공지의 방법에 비하여 뛰어난 효과를 갖는 또 한가지 사실은 섬유의 양호한 조성물 피복을 위하여 조성물 분사 장치에서부터 처리 조성물을 극히 미세하게 분산시킬 필요가 없다는 것이다. 처리 조성물 방울들을 기류속으로 분사하여 침투시키는 것을 쉽게 하기 위해서는 오히려 이 조성물 방울들을 비교적 크게 형성시키는 것이 바람직하다. 이렇게 할지라도 조성물 방울들은 기류의 작용에 의해서 충분히 분산된다.

실제로, 조성물을 섬유 형성 대역 부근, 즉, 기류의 속력과 힘이 최대인 지점에서 기류속으로 도입시키면 조성물 방울의 분산(파열) 효과가 더욱 증대되며, 조성물 방울의 체적이 증가되었을 경우에는 더욱 그러하다.

섬유 운반 가류속에서 조성물 방울이 분산되는 것은 특히 바람작한 본 발명의 특징이다. 이렇게 하여, 상술한 제반 결점, 즉, 조성물 분산 입자를 고속으로 기류속에 침투시키는 어려움이나, 또는 분무노즐을 양호한 작동에 유해한 위치에 위치시키는 문제점을 수반하지 않더라도, 강제 분무 방식에 의해서 얻을 수 있는 정도로 미세하게 조성물을 분리시킬 수가 있게된다. 사실, 한편에서 볼때는 원심 분리된 조성물 방울은 강제 분무분산 입자보다 더욱 쉽사리 기류속으로 침투해 들어가며, 다른 한편에서 볼때는 바로 그로한 작용 특징으로 인해서 원심분리 장치는 소위 "자체 정화"(self-cleaning)라는 특성을 갖는다(이러한 특성은 분사된 조성물이 분사 장치를 냉각시켜 섬유의 점착 현상을 방지하는 경우에 특히 잘 일어난다).

조성물 방울들이 기류속에서 변함으로 인한 또 한가지 잇점은 이 변화가 일어나는 방식과 관계있다. 강한 기류속으로 주입된 방울의 거동에 관해 연구한 결과, 수많은 입자의 분산은 일련의 변형 과정에서 비롯된 것으로, 이 변형 과정에서 "변형된"방울의 크기가 상당히 커짐을 알 수 있다. 이러한 변형 과정들은 여러가지 형태를 취하는데, 특히 대형 기포(bubble)를 취할 수 있다. 이러한 변형 과정은 분산을 위한 준비단계일 뿐만 아니라, 그 크기의 증가로 인하여 섬유와 마주칠 가능성도 증대시킨다.

일반적으로, 조성물 방울이 처한 표면적인 현상에는 상관없이, 그 방울들은 기류속에서 아주 균일하게 분산됨으로써 수집 표면에서 회수된 제품에 있어서 조성물의 분포 상태가 양호해진다.

실제로, 조성물 방울을 분사하여 기류속에 침투시켜 분산시키는 조건을 결정하는 수많은 변수들은 섬유 제조 조건의 함수로서 정해진다. 이러한 것은 특히, 분사 장치가 섬유 제조 바퀴와 서로 의존할 때 바퀴의 회전 속력의 경우에 해당한다. 어느 정도까지 이것은 기류의 특성의 경우이기도 하다. 그럼에도 불구하고, 실험가는 조성물 방울의 특징을 결정하는데 분명히 영향을 끼치는 어떤 수단을 제시한다. 기본적으로 이러한 수단은 분사 장치의 위치, 모양, 및 특히 조성물 방울이 분리되어 나가는 지점에서 회전축까지의 거리에 관한 것이다.

또한 분사 장치의 분사공(orifice)을 개량 하거나 이 분사 장치에서의 조성물의 진행 상태를 개량할 수도 있다. 본 명세서에서 예로든 경우의 회전 속력과 송풍 속력의 조건에서는 분사되는 방울의 평균 칫수가 조성물 방울이 종래방식으로 분무된후의 평균 칫수보다 10배 이상되는 것이 바람직한 분산을 가능케한다. 에컨대, 광물 섬유에 재리식으로 분무된 수성 결합제 조성물의 경우에는 방울들의 90%정도가 30×10^-6m정도의 평규 칫수를 갖는다. 조성물을 본 발명에 따라서 원심분리식으로 분사시킬 경우 형성괴는 방울의 칫수는 50×10^-6m내지 500×10^-6m의 범위에 존재하며, 평균 칫수는 250×10^-6m정도가 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면 기류와 분사된 조성물이 만나는 대역에서 기류의 속도가 높아지게끔 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 빠른 기류를 사용하는 것이 방울의 분무를 용이하게 함으로써 처리 조성물의 분산 효과를 높인다.

아울러, 기류의 속도를 빠르게 하면, 섬유 제조 속도와 완성된 제품의 질에 바람직한 영향을 끼친다.

이러한 개선에 대한 정확한 이유는 알수 없으나, 섬유 제조 속도의 개선의 경우, 비섬유화된 또는 충분히 섬유화되지 못한 입자들은 기류의 침투에 의해서 희석됨으로써 보상되는데, 그 기류의 속력을 더욱 증가시키면 그 효과가 더욱 증대될 것이다.

완성된 제품에 대해서 다음과 같은 가정을 할 수 있다.

섬유 제조 및 피복 대역에서 빠른 기류를 형성시키면, 섬유가 분산되는 동안 섬유를 운반하는 흐름이 이 대역에 형성된다. 기류와 주변 공기의 혼합으로 인해서 섬유를 꼬이게끔 하는 소용돌이 현상은 섬유 제조 바퀴로부터 멀리 밀려난다. 조성물 방울의 분산 및 분무는 섬유들이 충분히 분리되었을 때 일어난다. 따라서, 이기류속에서는 비록 수집면을 향해 연속적으로 이동하는 동안에 거친 섬유가 형성될지라도 조성물 입자와 섬유의 혼합 상태가 매우 균일해진다. 또한 거친 섬유로 발전하는 현상을 수집면쪽으로 이동시키기 때문에 이러한 현상이 발생되는 시간을 단축할 수 있어서 거친 실의 수와 크기를 줄일 수 있다.

이러한 개선을 향한 현상에도 불구하고, 이 기류의 송풍조건은 바퀴의 외주면으로부터의 원심분무에 의해 섬유화하는 기법에서 종래에 사용된 것과는 다르다.

종래 기술의 경우에는 송풍의 목적이 섬유를 수집면쪽으로 운반하기 위함과 비섬유화된 입자들을 분리시키기 위한 것으로서, 이 두가지 경우 모두 비교적 낮은 속력에서 가능하다. 본 발명에 의하면, 송풍 작용은 다른 한편으로 섬유의 형성조건에 영향을 끼친다. 공지의 경우와는 달리, 송풍 개스의 속력을 다음에 지적하는 한계내에서 증가시킬 경우 섬유의 형성에는 방해를 하지 않고 완성된 제품의 질을 개선시킨다.

사실, 기류는 바퀴의 표면 근방에서 형성되지만 바퀴와 직접 접촉하지는 않는다. 우선, 섬유를 원심분리 작용에 의해서 형성시킬 때는 장치를 양호하게 작동시켜야 한다. 특히, 빠른 기류가 바퀴의 표면을 따라서 흐르게 되면 그 바퀴 표면에 있는 섬유 재료가 미쳐 섬유로 형성되기 전에 분산되어 버리게 된다. 반대로, 기류가 잘 작용하기 위해서는 기류가 바퀴 표면에서 너무 멀지 않아야 한다. 사실, 섬유 형성 재료의 초기 분사 속도에 관계없이, 이들 섬유는 그들의 미세함으로 인하여 신속히 속도가 떨어진다. 따라서, 섬유를 기류속으로 분사시키기 위해서는 기류와 바퀴 표면간의 거리를 한정시킬 필요가 있다.

이러한 거리는 10 내지 200mm정도가 바람직하며, 25 내지 100mm가 특히 바람직하다.

기류는 원심분리용 바퀴 둘레에 형성되며, 최소한 섬유가 떨어져 나오는 부분에 형성된다. 여러개의 섬유 제조 바퀴를 갖고 있는 장치를 사용할 경우에는 바퀴들이 서로 맞대지 않는 부분의 바퀴들의 둘레에 기류를 형성시키는 것이 유리하다. 이러한 조건하에서 기류는 전 바퀴들을 한꺼번에 둘러싸는 일종의 막을 형성한다.

방금 지적한 바와 같이 섬유들과 만나는 대역에 배치된 기류는 상술한 바와 같은 바람직한 효과를 얻을 수 있을 만큼 충분히 큰 속력도 갖추어야 한다. 물론, 이러한 속도는 섬유를 파괴시키는 정도여서는 안된다. 어느 정도까지는 이 짧은 섬유들이 해가되는 것이 아니라 오히려 거친 섬유의 수를 감소시키는 효과를 가져오지만, 단열 매트의 조직을 구성하기에 충분한 길이를 가져야 한다. 문제의 대역에서 바람직한 개스 속력은 50 내지 180m/sec의 범위이며, 특히 100 내지 150m/sec가 바람직하다.

기류의 속력은 원심분리용 바퀴에 의해서 섬유 재료에 주어지는 속력을 기준으로 비교할 수 있다. 섬유 재료의 바람직한 속력은 수많은 인자, 특히, 처리하는 재료의 성질, 그 점도, 섬유 제조 바퀴의 표면등에 의존한다. 광물 섬유 형성에 사용되는 슬랙 스멜팅(slag smelting), 버솔트(basalt), 다이어베이스(diabase), 유리등과 같은 재료를 처리할 경우에는 섬유 제조 바퀴의 외주면 속력을 60 내지 150m/sec정도로 하는 것이 바람직하다. 이 조건하에서는 섬유 제조 바퀴의 외주면 회전 속력에 대한 기류의 속력비가 0.8 내지 1.8인 것이 바람직하며, 1 내지 1.5가 특히 바람직하다.

기류의 속력은 섬유 제조 바퀴의 속력과 관련이 있는데, 그 이유는 작동 조건을 정할 때 어느 정도까지는 이들 두 인자가 상호 의존하기 때문이다. 무엇보다도, 기류의 속력 증가는 비섬유화하는 양을 감소시킴과 아울러 섬유를 희석시키는 작용을 보조한다. 환언하면, 개스 속력을 증가시키면 더욱 미세한 섬유를 얻을 수 있다.

어떠한 경우에는 너무 미세한 섬유가 바람직하지 않을 수도 있는데, 그 이유는 예컨대, 강도나 내열성 때문이다. 섬유의 직결을 너무 많이 감소시키지 않고 고속 송풍의 잇점을 간직하기 위해서, 섬유 제조 바퀴의 속력을 감소시킬 수 있다.

따라서, 기류의 속력과 바퀴의 속력을 최선의 결과를 얻을 수 있는 값으로 조정함으로써 섬유 제조 조건을 조절하는 보조 장치를 사용할 수 있다. 이 보조 장치는 예컨대 바퀴에서 섬유가 분리되는 대역의 위치를 더욱 잘 고정시키는데 매우 효과적이다.

송풍되는 기류의 양은 바퀴의 표면을 따라서 전체적으로 사실상 균일한 속력이 이루어지게끔 충분해야 한다. 이 양은 또한 처리 조성물 뿐만 아니라 섬유 형성 재료를 운반할 수 있을 만큼 충분해야 한다. 수증기를 쓸 경우에 송풍량은 섬유화된 재료 1kg당 0.5 내지 2kg인 것이 바람직하다. 장치의 모양에 따라서 바퀴를 둘러싸는 기류의 두께는 한정할 수 있다. 더욱 두터운 기류를 사용하더라도 그 결과는 개스 소비량만 늘어날 뿐 제품의 질을 별로 향상시키지는 못한다.

개스를 섬유가 분리되어 나오는 대역에서 바퀴의 외주면에 송풍할 경우에 개스 송풍량은 그 대역에서 분리되어 나오는 섬유량의 함수로서 유리하게 조절할 수 있다. 물론, 정해진 대역에서 필요한 개스의 양과 힘은 섬유량이 늘어날수록 더욱 커진다.

작은 개스 분사구는 주변 공기와 접촉할 경우 금방 속력을 잃는다. 아울러, 이러한 분사구를 본 발명에 따른 기류를 형성하는데 사용할 경우에는 그 분사공을 바퀴 부근에 배치하는 것이 좋다. 환언하면, 분사공에서 섬유 제조 바퀴 표면의 상류 모서리까지의 거리를 가능한 단축시키는 것이 유리하다. 이 분사공을 바퀴의 표면에 더욱 근접시키면, 바퀴 지점에서의 기류의 속력이 그 분사 지점에서의 속력과 거의 같아진다. 아울러 이와 같이 해서, 모양이 비교적 잘 다듬어진 기류가 섬유 제조 바퀴 부근에서 이용된다.

분사공에서 바퀴 표면의 상류 모서리면까지의 간격은 50mm미만이 유리하다.

섬유의 통로를 방해하지 않고서도 분사공을 바퀴의 표면 위치나 또는 그보다 약간 전방으로 배치할 수 있다. 사실, 섬유는 송풍 장치에서 나온 기류에 의해서 수송되기 전에도 유도 기류에 의해서 밀려난다.

작은 칫수, 즉, 분사공의 너비가 6mm미만인, 특히, 0.5 내지 5mm범위의 것인 분사구를 사용함과 아울러 분사공과 바퀴 표면간의 거리 조건이 상술한 바와 같은 경우에 기류에 적당한 속력을 제공하는데 필요한 압력은 보통 1×10⁵내지10×⁵Pa의 범위에 있다.

본 발명에 의하면 액상 조성물로 섬유를 처리하기 위해 여러 단계로 할 수 있는데, 적어도 이들중의 하나는 전술한 바와 같이 이루어진다.

이 단계들은 연속적이거나 또는 동시에 이루어지며, 동일한 또는 다른 조성물을 쓸 수 있다. 그러므로, 광물 재료로 단열 매트를 형성할 때 섬유는 예컨대, 두개의 조성물을 반응시켜 형성한 하나의 결합제로 처리하거나, 또는 결합제 조성물과 장력 부여 조성물(tensioactive composition)등을 개별적으로 분사시켜 처리할 수도 있다.

또한, 본 발명의 목적은 희석된 섬유 재료를 외부와 외주부에서 도입하는 원심분리 바퀴를 최소한 한개 포함하는 형태의 섬유 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 장치의 특징은 섬유 처리용 액상 조성물을 원심분리에 의해 분사시키는 장치를 포함한다는데에 있는데, 이 원심분리 장치는 섬유 제조 바퀴의 외주면의 하류 모서리에 인접한 평면에서 조성물을 분사할 수 있게끔 그 바퀴에 대하여 배치된다. 본 발명에 의한 장치의 또 다른 특징은 분사 장치의 모양과 칫수는 섬유 제조 바퀴의 회전축으로부터 조성물의 분사 지점까지의 거리가 최대 이 바퀴의 반경만큼의 거리가 되도록 되어 있다는 것이다.

실시 편의상 분사 장치는 바퀴에 연결하여 그 바퀴와 함께 회전토록 하는 것이 바람직하다.

분사 장치는 대칭 회전을 하며, 그 회전축은 섬유 제조 바퀴의 회전축과 동일하다. 이 장치는 일반적으로 디스크의 형상을 하는 것이 바람직하다.

특히 바람직한 형태의 예를 들면, 분사 장치는 일반적으로 디스크의 형성을 하며, 두개의 지지체를 서로 결합시켜 그 사이에 분사시킬 조성물이 도입되는 격실을 형성하도록 만든다. 이 격실은 한쪽은 조성물 공급도관에 연결되고, 다른쪽은 디스크의 외주부 또는 그 근방에 있는 하나 또는 여러개의 구멍들에 연결된다. 특히, 그 구멍은 원형 슬롯으로 형성시킬 수 있다. 그 구멍들의 수와 분포 상태는 조성물이 구멍을 통해 배출될 때 조성물이 디스크의 외주면상의 모든점에서 사실상 균일하게 분사되도록 하는 것이다. 특히, 구멍들은 서로 충분히 근접시켜 원형으로 배치할 수 있다. 상황에 따라서는 이 구멍들을 여러축의 동심환으로 배치할 수도 있다.

본 발명에 따라서 구멍들은 외주면상에 반경방향으로 배치하지 않고 외주면으로 부터 일정한 간격으로 회전축에 거의 수직 방향으로 분사 장치의 일면에 배치하는 것이 유리하다. 이러한 방식에서는 섬유 재료의 우발적인 분사의 경우에도 구멍이 손상되지 않게 된다.

구멍들이 외주면상에 위치하지 않는 경우 원심력에 의해 배출된 조성물은 그와 대응하는 분사 장치의 면을 따라 통과한다. 이러한 비교적 짧은 통로상에서 조성물의 진행 상태를 개선시키기 위해서 그 면상에 특정한 윤곽을 형성시킬 수 있다. 그러므로, 이 경우 구멍이나 반경 돌기를 형성시키는 것이 유리하다.

섬유 제조 바퀴와 분사 장치를 일체로 형성시켰을 경우 그들간의 열전달을 방지하기 위해서는 허브(hub)부근 , 즉, 열에 거의 노출되지 않은 부위에서 고정시킴과 아울러 바퀴의 지지체와 분사 장치 사이에는 일정한 간격을 두는 것이 바람직하다. 접촉에 의한 열전달을 방지하기 위한 것이므로 이 간격은 좁게 할 수 있다. 그렇게 하여도, 조성물 방울들이 분사될 때 바퀴의 외주면 모서리에 대하여 이루는 거리 조건에는 영향을 끼치지 않는다. 사실 이 간격은 수 밀리미터 정도로서도 충분하다. 이 간격은 지지체가 바퀴의 작업면에 대하여 들어가 있기 때문에 별로 문제가 되지 않는다. 환언하면, 바퀴의 작업면은 그 지지체 위로 돌출하여 그 분사 장치의 일부를 덮을 수도 있다.

분사 장치를 보호하기 위하여 다른 장치를 사용할 수도 있다. 특히, 원형 보호 플랜지를 바퀴의 지지체상에 설치하여 분사 정치의 외주면의 일부를 감싸도록 할 수 있다. 또한, 독립된 장치가 지지체에 고정되어 분사장치를 보호할 수도 있다.

상기한 모든 경우에 있어서 분사 장치의 반경 방향 칫수는 회전축으로부터 조성물의 분사 지점까지의 거리가 섬유 제조 바퀴의 반경의 70%가 되도록 하는 것이 바람직하다.

처리 조성물의 분사 장치로의 이동은 바퀴의 축속에 동축으로 배치된 도관 장치에 의해서 이루어지는 것이 바람직하다.

고온에서 재료를 섬유화하는 장치에 있어서는 가장 심하게 입박을 받는 부분의 변형과 마모를 방지하기 위한 장치를 통상 사용한다. 그러므로, 섬유 제조 표면의 내측으로 냉각수를 도입하여 바퀴의 섬유 제조 표면을 냉각시킨다. 본 발명에 의하면, 그러한 장치를 사용할 경우, 역시 바퀴의 축속에 위치한 도관 수단을 통해 냉각수를 도입하여 처리 조성물 도관 수단을 감싸도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 조성물이 쓸데없이 가열되지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 양호한 형태의 분사 장치는 분사시킬 조성물이 원심력에 의해서 그 가속도에 대응하는 경로의 일부에 제한되는 격실을 구비하고 있다.

분사 장치의 다른 형태 역시 가능하다. 이들 형태중의 하나로 따르면, 분사 장치는 조성물에 위치하는 회전 표면을 구비할 수 있다. 물론, 이러한 회전 표면에 위치하는 조성물이 유지되어 잘 가속될 필요가 있다. 이러한 것은 다양한 방법으로 얻어질 수 있다. 예컨대, 표면이 회전축에 수직인 디스크가 사용되는 경우, 조성물의 미끄럼을 방지하기 위해 그 표면에 구멍이나 반경 돌기를 갖출수 있다. 또한, 원심력이 그러한 표면에 조성물을 유지할 수 있도록 요홈을 갖고 있는 장치의 표면에 조성물을 위치시킬 수 있다. 예컨대, 이러한 표면은 원뿔 형태나 그와 유사한 모양을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 분사 장치는 섬유 제조바퀴와 분리되어 있다. 본 발명의 또다른 형태에 의하면, 분사 장치는 적어도 그것을 구성하는 어떤 부품들의 경우에서보면, 섬유 제조 바퀴의 일부이다. 특히, 섬유 제조 바퀴의 하류 지지체는 분사 장치의 일부를 구성할 수 있다. 또한, 이러한 바퀴 지지체에 부가적인 지지체가 연결되는 경우에, 그러한 장치는 상술한 디스크와 유사한 장치가 된다.

본 발명에 의한 장치는 기류 발생 장치도 포함하는데, 이 장치는 분사공은 바퀴의 외주면 근처에 위치하게된다. 이 분사공은 그곳으로 부터 바퀴의 축방향으로 분사되는 기류가 상술한 바와 같이 그 바퀴의 외주면상에 불지 않도록 그 바퀴에서 반경 방향으로 충분히 떨어져서 배치된다. 분사공의 축으로 부터 반경 방향으로 바퀴의 표면까지의 거리는 25 내지 100mm정도가 바람직하다. 이 분사공은 축방향으로는 바퀴의 모서리에 가능한 밀접하게 배치되는데, 그 간격은 10mm이하가 바람직하다.

분사공은 섬유가 분리되어 나오는 모든 대역과 양호하게는 동일 방향으로 회전하는 두개의 바퀴 사이에 위치한 공간에서, 외주면에 의존하는 경우를 제외하고, 다른 바퀴와 마주하지 않는 섬유 제조 바퀴의 모든 대역을 둘러싸는 기류를 배출한다.

동일 장치에 여러개의 섬유 제조 바퀴를 연결하여 사용하는 경우, 단일 장치로서 그들 각각에 대응하는 기류를 발생시킬 수 있다. 반대로, 여러개의 섬유 제조 바퀴 또는 단일 바퀴에 여러개의 독립된 장치를 사용할수 있고, 각각의 장치는 기류의 일부를 발생시킬 수 있다.

여러개의 섬유 제조 바퀴로 구성된 장치에 있어서 그 첫번째 바퀴는 그 다음의 섬유 제조 바퀴를 향하여 섬유 재료를 가속시켜 분배하는 역할을 한다. 이 분배 바퀴는 사실상 섬유를 형성시키지 않기 때문에 송풍 장치에 연결시킬 필요가 없다. 물론, 이 첫번째 바퀴가 섬유 제조 작업을 할 경우에는 송풍 장치에 연결시키는 것이 바람직하다.

분사공을 하나의 구멍으로 하거나 또는 한줄의 독립된 분사공으로 형성시키거나 간에 그 기류가 섬유와 만날때는 사실상 연속적인 막으로 나타나야 한다. 다수의 분사공이 존재할 경우, 이 분사공들은 인접한 두 분사기류가 합쳐질 수 있게끔 충분히 서로 인접하게 배치해야 한다.

통상 한줄의 분사공을 사용하거나, 필요에 따라서 기류를 확대시키거나 또는 섬유 제조 바퀴의 표면 전체에 걸쳐서 더욱 일정한 속력을 유지시키기 위해서는 동일한 또는 다른 특징을 갖는 여러줄의 분사공을 형성시킬 수도 있다.

특히, 여러줄의 분사공이 사용될 경우, 분사공의 칫수, 바퀴의 축에 대한 경사도, 바퀴에 대한 상대적인 위치등이 다를 수 있다.

상술한 것처럼, 바퀴의 외주면의 대역에 따라, 기류의 중요성이 다를 수 있다. 기류의 양은 섬유의 양의 함수로 하는 것이 유리하다.

분사공의 수와 크기는 그 분사공과 대응하는 대역의 함수로서 선택하는 것이 유리하다. 다량의 섬유가 분리되어 나오는 대역의 경우에는 더 많은 분사골을 갖는 것이 바람직하다.

분사공은 통(chamber)에 의해서 공급된다. 이 통은 환상으로 하는 것이 유리하다. 이 통은 공지의 방식으로 공기, 수증기, 연소 개스 등과 같은 압력 기스를 받아들인다.

섬유 제조 장치를 구성하는 그밖의 다른 장치는 공지의 것과 유사하다. 이것은 섬유 제조 바퀴 그 자체의 경우에도 마찬가지이다. 이밖에도 공지의 것과 유사한 것은 섬유 재료 공급 장치와 형성된 섬유를 수집하는 장치이다.

본 발명에 대해서 첨부한 도면을 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 도시된 형태의 장치는 세개의 바퀴를 갖고 있다. 바퀴 2와 3은 섬유 제조 바퀴이다. 바퀴 1은 분배 바퀴이다. 이 장치에서는 섬유 재료가 통로(4)로부터 분배 바퀴(1)상으로 흘러내린다. 섬유 재료는 이 공급 바퀴에 접촉하여 가속된 다음 분배 바퀴와 반대방향으로 회전하는 섬유 제조 바퀴(2)로 보내진다. 충분히 점착되지 못한 재료는 바퀴(2)로부터 바퀴(3)로 분사된다. 이 바퀴에 점착된 재료는 계속 가속된 다음 원심력에 의해서 바퀴로부터 분리됨과 동시에 섬유를 형성하여 그 바퀴를 감싸고 있는 기류속으로 분사되어 수집장치(도시 안했음)쪽으로 운반된다. 기류는 송풍 크라운(blowing crown)(5)의 분사공으로부터 발생된다. 이 송풍 크라운은 섬유가 섬유 제조 바퀴로 부터 분리되어 나오는 대역에서 기류를 발생시킨다.

제 1 도의 장치는 세개의 바퀴를 포함하고 있지만, 네개나 두개의 바퀴를 갖춘 장치도 그 작동 원리는 동일하다.

이 도면에서 플랜지(32)를 둘러싼 것이 처리 조성물 분사 장치(10)이다. 처리 조성물은 이 분사 장치의 정면에 구멍(22)을 통해서 분사된다.

제 2 도에는 섬유 제조 작업에 직접 간여하는 장치의 부분들을 도시하였다. 섬유 제조 바퀴는 두개의 지지체(8 및 9)로 지지되어 축(6)에 의해 고정된 테(7)로 형성된다. 섬유 처리 조성물 분사 장치(10)도 또한, 두개의 지지체(11 및 12)로 구성된다. 일반적으로 프레임(도시되지 않음)과 일체로 되어 있는 고정 송풍 장치(13)가 이들 가동 부분품들에 부가되어야 한다.

이 부분품들을 축(6)에 설치한 예를 제3 및 4도에 도시하였다. 지지체(8)는 축(6)의 고정 부분(17)에 지지된다. 각 지지체(8 및 9)는 그 외주면상에 돌출부(14 및 15)가 있어서 그와 대응하는 테(7)의 구멍속에 맞물리도록 되어 있다. 분사 장치의 지지체(11)의 허브(16)는 그 단부가 지지체(9)의 요흠속에 삽입되도록 되어 있다. 바퀴 조립체와 분사 장치는 나사(19)에 의해서 결합되는데, 이 나사의 단부는 축(6)속에 삽입된다. 편의상, 나사는 한개만 도시하였다.

여러 지지체에서 나사 삽입용 구멍과 나사의 칫수는 그 장치속에 사용된 서로 다른 유체들이 한 격실에서 다른 격실로 흐르지 못하도록 조정한다. 그러나, 이 여러 격실을 완전히 밀폐시킬 필요는 없다. 실제로는, 냉각수나 처리 조성물은 그 축방향 도관 장치를 떠난후에는 원심력에 의해 제어되는 통로를 따라서 흐른다.

분사 장치를 형성하는 부품과 냉각수 및 처리 조성물을 공급하는 도관 장치를 조립하는 방식을 제 7 도에 도시했다. 이 도면에서는 편의상, 연결 나사(19)를 도시하지 않았다. 지지체(12)는 예컨대, 셸프(shelf)(20)의 위치에 배치되는 나사에 의해서 지지체(11)상에 고정한다. 이 두 지지체(11 및 12)는 처리 조성물을 순환시킬 수 있는 격실(21)을 형성한다. 이 격실은 그 두 지지체에 의해 형성된 구멍(22)을 통하여 외부로 연결된다. 처리 조성물은 셸프(20)속에 반경 방향으로 형성된 일련의 구멍을 거쳐서 격실(21)로 부터 구멍(22)을 향하여 흐른다.

격실(21)과 구멍(22)을 잇는 셸프속의 구멍의 칫수와 분포는 처리 조성물이 분사 장치의 전 둘레에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 되어 있다.

제 7 도는 셸프 위치에서의 지지체(11및 12)의 단면도이다. 두개의 동심으로 배열되는 도관 장치는 축(6)의 축선상에 놓여진다. 도관 장치(23)는 처리 조성물을 이 격실(21)속으로 안내한다. 이 조성물은 바퀴의 냉각수를 보유하는 도관 장치(24)의 내측에 배치된다. 이들 두 도관 장치는 도관 장치(24)의 말단을 폐쇄시키는 환상 멈추개(25)에 의해서 연결된다. 이 멈추개는 자사나 그밖의 다른 공지 방법에 의해서 부착시킬 수 있다.

이들 두 도관 장치는 허브(16)의 내측에 놓여있는 롤링 장치(rolling mechanism)(26)에 의해 축의 축선상에 지지된다. 이 롤링 장치(26)는 써클립(circlip)(27)에 의해서 종방향으로 부착시킨다.

조임구(28)는 허브(16)의 턱(29)에 의해 롤링 장치(26)를 폐쇄하게 된다.

냉각수는 ( 제 6 도 참조) 도관 장치(24)를 지나 이 도관에 뚫린 구멍(34)(도면에는 단 하나의 구멍만을 도시했음)을 통해서 축(6)의 내부, 즉, 축의 벽이 형성된 걸릿(gullet)(30)속으로 순환되어 들어간다. 걸릿(30)은 냉각수를 그 걸릿의 바닷에 형성된 하나 또는 여러개의 구멍(31)을 향하여 안내한다. 이 구멍(31)은 냉각수가 바퀴의 지지체(8 및 9) 사이로 흐르도록 배치되어 있다.

제 3 도에 도시한 바와 같이 구멍(31)은 나사(19)의 구멍과 간격을 두고 있다.

냉각수는 테(7)와 접촉한 후에 바퀴의 측면에 있는 구멍(도시 않했음)을 통하여 가능한한 증기의 형태로 배출된다.

분사 장치의 변형예를 제 8 도에 개략적으로 도시하였다. 이것이 전술한 예와 사실상 다른점은 축의 축선상에 위치한 도관 장치를 떠난 조성물이 제한된 공간속에 유지되지 않는다는 사실에 있다. 이 조성물은 섬유 제조 바퀴쪽으로 오목한 원추형 디스크(33)상으로 가해져서 그 디스크의"내측면"을 따라서 진행한다. 이 원추형으로 인해 조성물은 디스크상에 유지되어 그 기스크의 원주면을 향하여 진행하게 된다.

제 4 도에는 분사 디스크(10)의 보호 장치의 일예를 도시하였다. 이 경우의 보호 장치는 플랜지(32)이다. 이 플랜지는 섬유 제조 바퀴의 지지체(9)에 고정된다. 이 플랜지는 디스크(10)를 부분적으로 감싼다. 물론, 조성물 방울이 떨어져 나오는 디스크 모서리는 덮히지 않는다.

도면에서 바퀴의 테의 외측면을 편의상 납짝하게 도시하였으나, 실제로는 섬유 형성 재료가 잘 붙잡히도록 이 외측면에 종방향의 흠을 형성시킨다.

본 발명의 특징에 따라서 사용된 부분품들의 위치를 결정하는데 유용한 측량을 제 5 도에 표시하였다. 이 측량들은 다음과 같다.

R : 바퀴의 반결 r : 분사 장치의 반경

xRD : 섬유 제조 바퀴의 하류 모서리면에서 조성물의 분사 지점면까기의 거리

yRJ : 섬유 제조 바퀴의 표면에서 기체 분사공의 축선까지의 거리

xRJ : 분사구의 분사공에서 섬유 제조 바퀴의 상류 모서리면까지의 거리

1R : 섬유 제조 바퀴 표면의 너비

[실시예]

제 1 도에 도시한 바와 같이 베열된 세개의 바퀴로 구성된 섬유 제조 장치를 사용하였다.

바퀴의 직경과 그 회전 속력은 각각 다음과 같다 :

-분배 바퀴 : 185mm 3000r.p.m

-첫번째 섬유 제조 바퀴 : 485mm 4200r.p.m

- 두번째 섬유 제조 바퀴 : 458mm 4600r.p.m

섬유 제조 바퀴의 표면 너비 (lR) 는 85mm이다(표면에는 종방향으로 구멍이 형성되어 있음)

송풍 장치는 제 1 도에 도시한 바와 같이 바퀴들을 둘러싼다. 송풍 장치에는 전부 450개로 된 일련의 분사공이 형성되어 있으며, 그 분사공의 직경은 2mm이다. 두 인접한 분사공간의 거리는 6mm다. 섬유 제조 바퀴로부터 반경 방향으로 분사공까지의 거리(yRJ)는 30mm이며, 축방향으로 분사공까지의 거리 (xRJ)는 10mm이다.

사용된 증기의 압력은 약 3.5×10⁵Pa였다. 전 장치가 붙어대는 증기의 양은 약 2.5×10³kg/시간이었다.

결합제는 제 7 도에 도시한 것과 같은 장치로 두개의 섬유 제조 바퀴상으로 분사시켰다. 그 원심분리용 디스크의 직경은 320mm이다.

결합제로는 포름산 페놀레졸(formo-phenolicresol)로 만든 수성 결합제 조성물을 분사시켰다.

섬유 재료는 멜리라이트 유리(melilite glass)였으며 공급 속도는 약 3×10³kg/시간으로 하였다.

형성된 섬유 매트의 두께는 50mm였으며, 열전도도는 23.9℃에서 38.2mw/m℃였다.

비교예로서, 상기한 바와 비슷한 조건하에서 섬유 제조 작업을 하면서 바퀴의 상류에서 결합제를 섬유상에 분무하였다.

이 시험에서 송풍 램프(blowing ramp)는 33개의 분사공만을 갖추었으며, 그중 16개는 결합제를 분무시키는데 사용하였다. 분사공의 직경은 3mm이었다. 섬유 제조 바퀴로부터 반경 방향으로 분사공까지의 거리(yRJ)는 120내지 150mm였다.

결합제 전달용 분사공의 직경은 2mm였다.

램프의 증기압은 3×10⁵내지 4×10⁵Pa였다. 증기 소비량은 1.2ton/시간이었다.

기타 조건은 본 발명에 의한 예의 경우와 동일 하였다.

형성된 섬유 매트의 단열 특성은 본 발명의 경우와 동일하였으나, 그 기계적인 성질은 다음의 표에 표시한 바와 같이 좋지 못했다.

본 발명에 의해서 얻은 제품은 매트의 "응집력(cohesion)"을 특징짓는 인장 조항(pull resistance)이 현저하게 개선되었으며, 압력을 받았을 때 더 낮은 압축률을 나타내었다.

게다가, 장기간의 시험중에도 분사 장치가 막히지 않았다. 그러므로, 계속하여 600시간동안 작업을 했어도 분사 장치의 청소를 위한 작업 중단을 할 필요가 없었다.

따라서, 본 발명은 제품의 질을 그대로 유지시키거나 오히려 개선시키면서도 섬유 제조 방법의 작동 조건을 개선시킨다.

본 발명에 따라서 처리 조성물을 분사하면 다른 종류의 조성물의 사용도 쉬워진다.

예컨대, 포름산 페놀레졸 조성물을 통상 사용하지만 다른 것들도 유리하다. 건조유(siccatic oil), 특히 값이싼 아마인유를 포함하는 조성물이 그 경우이다.

재래식 방법으로 섬유를 피복시킬 경우에는 아마인유를 포함하는 조성물을 사용하기가 곤란하였다. 아마인유의 점도는 포름산 페놀 조성물보다 훨씬 높다. 이외에도 아마인유로 결합된 제품의 경우는 필요한 결합제의 양이 비교적 더 적다. 이 두가지 사실, 즉, 높은 점도와 더 적은 양으로 인해서 분무 노즐이 막힐 위험이 더욱 심각해진다. 따라서 이러한 종류의 결합제는 거의 사용하지 않는다.

본 발명의 방법에 의해서 결합제를 분사시킬 경우에는 아마인유를 포함하는 조성물의 특성이 아무런 곤란점도 야기시키지 않는다. 원심분리 작용은 막히지 않고 계석됨과 아울러 섬유는 균일하게 피복된다.

실험도중에 본 발명에 의한 장치의 자체 정화 특성은 특히 유리한 것으로 나타났다. 사용된 결합제를 다른것으로 바꿀 경우 먼저번 것을 빼내는 작업을 할 필요가 없이 즉시로 실시할 수가 있다.

Claims (14)

1. 섬우 형성 재료는 신속히 회전하는 다수의 바퀴를 포함하는 원심분리 장치상에서 희석 가능한 상태로 도입되고, 그 재료는 필수적으로 가속되면서 첫번째 바퀴와 반대로 회전하는 두번째 바퀴(2)로 부터 분사되게하는 첫번째 바퀴(1)의 외주면쪽으로 여러 흐름 형태로 흐르고, 재료의 적어도 일부는 상기 두번째 바퀴의 표면에 점착된 다음 원심력에 의해서 분리되어 섬유를 형성하고, 바퀴에 점착하지 않은 나머지 재료는 두번째 바퀴와 반대로 회전하는 세번째 바퀴(3)로부터 분사되는 식의 과정이 계속되며, 기류는 바퀴의 외주면을 싸고 섬유의 진로에 가로질러 상기 섬유를 수집 장치쪽으로 운반하고, 액상 결합제 조성물은 섬유가 수집 장치에 모이기 전에 그 진로 진행중 섬유에 적용되고 상기 결합제 조성물은 회전장치로부터 나올 수 있게 되어 있는 원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유 제조 방법에 있어서, 기류는 원심분리용 바퀴의 위치에서 50 내지 180m/sec의 속도를 갖고 있고 액상 조성물은 바퀴의 바로 근방에서의 바퀴의 축에 직각인 평면으로 섬유를 운반하는 기류에 횡방향으로 방울의 형태로 원심력에 의하여 분사되고, 액상 조성물의 분사는 바퀴의 회전축에서 분사 지점까지의 거리가 바퀴 반경의 70%이상과 이 바퀴 반경 이하인 지점에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 원심분리용 바퀴에 의한 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 바퀴의 외주면 속력에 대한 바퀴의 외주면에서의 기류의 속력비는 0.8 내지 1.8인 것을 특징으로 하는 원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 기류의 속력과 조성물 방울의 분사 속력은 원심분리 장치에 의해 분사된 물방울의 평균 칫수가 조성물 방울이 종래방식으로 분무된 후의 평균 칫수보다 10배 이상이 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 원심분리용 qk퀴에 의한 광물 섬유 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 섬유 형성 바퀴의 외주면 속력은 60 내지 150/sec인 것을 특징으로 하는 원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 분사된 조성물 방울의 평균 칫수는 250×10^-6m정도인 것을 특징으로 하는 원심분리용 바퀴에 의한 광물 섬유 제조 방법.
6. 한 세트의 바퀴(1, 2, 3)를 그 주계면이 서로 인접하도록 배치하고, 상기 바퀴들은 신속한 회전 운동을 받으며, 섬유 형성 재료의 진로를 따르는 2개의 다음번 바퀴는 서로 반대 방향으로 회전하고, 세트중 첫번째 바퀴(1)의 외면상으로 섬유 형성 재료가 흐를 수 있도록 재료 공급 장치(4)를 배치하고, 섬유가 분리되는 바퀴(1, 2, 3) 둘레에 섬유 제조 바퀴 외측의 상기 섬유 진로에 횡방향으로 50 내지 80m/sec의 속력으로 기류를 발생시키는 적어도 하나의 송풍 장치(5)를 배치하여, 기류에서 액상처리 조성물에 의한 현탁 상태의 광물 섬유 제조 및 피복 장치에 있어서, 형성된 섬유용의 액상 처리 조성물을 섬유의 진로에 횡방향으로 송출하는 원형 원심 분사 장치(10)를 섬유 제조 바퀴(2, 3) 바로 근방에 배치하며, 상기 원심 분사 장치는 섬유 제조 바퀴와 동축이고 그 반경은 섬유 형성 바퀴 반경의 70%이상과 상기 바퀴 반경 이하인 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
7. 제 6항에 있어서, 섬유 형성 재료의 진로상에 있는 세트중의 첫번째 바퀴는 다음번 바퀴쪽으로 섬유 재료를 가속시키도록 되어 있으며, 다음번 바퀴만이 액상 처리 조성물 분사 장치와 관련되는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 분사 장치(10)는 섬유 제조 바퀴의 축선에 위치한 도관(23)에 의해 이어진 격실(21)을 둘러싸는 2개의 판(11,12)으로 이루어진 디스크 형태를 취하고 있고, 격실(21)은 조성물이 배출되는 하나 이상의 구멍(22)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구멍(22)은 디스크의 회전축에 직각 방향인 디스크의 한쪽면에 배치하는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 재도 및 피복 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 분사 장치는 섬유 제조 바퀴와 일체로 플랜지(32)에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 분사 장치는 섬유 제조 바퀴쪽으로 오목한 원추형 디스크로 구성하는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
12. 제 6 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 섬유 제조 바퀴의 표면으로부터 송풍 장치의 분사공까지의 거리(yRJ)는 10 내지 200mm범위인 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
13. 제12항에 있어서, 송풍 장치의 분사공의 분포 상태는 그 분사공과 대응하는 바퀴 대역의 함수로서, 다량의 섬유가 분리되어 나오는 대역에서는 더 많은 분사공을 갖는 것을 특징으로 하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 분사된 조성물 방울의 칫수는 50×10^-6m 내지 500×10^-6m범위인 것을 특징으로하는 광물 섬유 제조 및 피복 장치.

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