KR930011935B1 - 섬유의 토우(tow)를 펴는 (spread)방법과 체계 - Google Patents

섬유의 토우(tow)를 펴는 (spread)방법과 체계 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

섬유의 토우(tow)를 펴는 (spread)방법과 체계
제1도는 확성기(16a)의 격막 위에 감긴 막대(16d)위에 섬유의 토우를 지그재그로 펼치는 것을 특히 도시하는 본 발명체계의 개략적 정면도.
제2도는 보지기(16e)위에 장착된 막대(16d)를 도시하는 확성기(16a)와 상자의 정면사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 실패 12 : 섬유토우(tow)
13, 20 : 안내물 14, 18 : 따기 로울러
16 : 펼치게 하는 수단 17 : 실
19 : 드럼(drum)
본 발명은 1990년 2월 26일 출원된 미국특허출원 제484,779호의 CIP(continuation-in-part)이다.
본 발명은 섬유에 인접한 가스진동수단으로부터 에너지를 사용하는 섬유의 토우(tow)를 펼치는 방법과 체계에 관한 것이다. 특히 본 발명은 섬유의 토우주위와 확성기 위의 가스의 운동으로 섬유의 토우를 펼치게 하도록 토우내에 느슨하게 되는 동안 확성기의 격막에 인접한 막대와 이격되어 섬유의 토우가 지그재그로 되는 방법과 체계에 관한 것이다.
미국특허 제3,704,485호에서 Hall은 섬유에 인접한 확성기나 다른 가스진동수단을 사용하여 섬유의 토우를 펼치는 방법과 장치를 기술하고 있다. 섬유의 토우는 낮은 인장하에서 본질적으로 섬유의 무게로 생성되는 인장에 의해 확성기 위를 통과하고 확성기로 생성되는 가스같은 매개물 보통 공기내의 음파에 의해 펼쳐진다. 실의 펼쳐짐은 토우에 진동하는 매개물의 에너지를 연결하기에 충분한 강도와 주파수에서 진동하는 공기내에 토우를 진동시키므로 이루어진다. 공기내에서 토우의 진동은 토우내 실을 분리하고 펼쳐지게 한다. Hall방법은 작동이 잘된다 : 그러나 섬유의 토우는 음파에 의해 작용되는 중 억제되지 않고 쉽게 손상된다. 또한 최대로 펼쳐지도록 확성기 위로 섬유가 펼쳐지도록 하는 Hall이 기술한 수단이 없다. 또한 Hall은 토우의 섬유위에 인장을 제공하지 않은 섬유의 토우를 공급하는 내부적으로 감겨진 실패를 사용한다.
그러므로 섬유의 토우를 펼치는 방법과 체계를 갖추는 것이 본 발명의 목적이며 섬유는 섬유에 손상을 주지 않고 펼쳐진 조건으로 유지된다. 또한 제어할 수 있는 방법으로 어떠한 폭으로나 섬유를 펼치는데 매우 효과적인 방법과 체계를 갖추는 것이 본 발명의 목적이다. 또한 빠르고 간단하고 경제적이고 믿을 만하며 재생산할 수 있는 방법을 갖추는 것이 목적이다. 이러한 그리고 다른 목적은 도면과 다음의 기술을 참조로 보다 명백해질 것이다.
본 발명은 다음을 구성하는 섬유의 토우내의 섬유를 펼치는 체계에 관한 것이다 : 섬유의 토우를 공급하는 공급수단 : 섬유의 토우에 인접한 하우징에 장착된 가스같은 매개물의 진동수단을 포함하는 공급수단으로부터 섬유의 토우를 펼치게 하는 수단과 토우가 막대수단 사이를 움직일 때 토우내의 섬유가 이격되도록 막대수단위와 밑으로 섬유의 토우가 지그재그형태로 되도록 섬유의 토우운동방향으로 이격되고 진동수단에 인접하여 장착된 여럿의 막대수단 : 그리고 토우가 펼치게 하는 수단을 통하여 움직인 후 토우내의 이격된 섬유를 위한 집어올리는 수단.
또한 본 발명은 다음을 구성하는 섬유의 토우가 섬유를 펼치는 방법과 토우내의 섬유를 펼치는 체계를 갖추는 것에 관한 것이다 : 섬유의 토우를 공급하는 공급수단 : 섬유를 펼치도록 섬유의 토우에 인접한 하우징에 장착된 가스같은 매개물을 위한 진동수단을 포함하는 공급수단으로부터 섬유의 토우를 펼치는 펼치게 하는 수단과 토우가 막대수단사이를 움질일 때 토우내의 섬유가 이격되도록 막대수단상하로 섬유의 토우가 지그재그로 되도록 섬유의 토우운동방향으로 이격되고 진동수단에 인접하여 장착된 여럿의 막대수단 : 토우가 펼치게 하는 수단을 통하여 움직인 후 토우내의 이격된 섬유를 집어올리는 수단 : 집어올리는 수단위에서 토우내에 섬유가 이격되도록 집어올리는 수단과 공급수단 사이에 그리고 펼치게 하는 수단을 통해 섬유의 토우를 공급하기.
펼치게 하는 체계는 기체같은 매개물내의 에너지의 맥박뛰는 듯한 흐름이 조준된 섬유토우를 개개의 실로 분리하는 원리에 의해 작동된다. 이 에너지원은 미리결정된 주파수와 진폭으로 진동하는 확성기나 다른 진동수단의 진동원추체나 격막이다. 소리내는 뿔피리나 진동하는 격막은 또한 기체같은 매개물 내에 진동을 만드는데 사용된다. 확성기로 만들어진 음성학적 에너지는 섬유토우를 어떤 원하는 폭으로 펼칠 수 있게 한다. 특별히 섬유토우에 대해 펼쳐지는 효율이 최대로 되는 좁은 범위의 주파수가 있다. 펼쳐지는 폭은 올바른 주파수가 선택되면 음파의 진폭과 펼치게 하는 수단위의 지역내의 토우인장의 함수이다. 펼쳐지는 폭은 상당량이 증가가 없는 범위를 넘는 평평한 곳까지 진폭(주파수와 인장상수)이 증가하면 증가한다. 펼쳐지는 폭은 섬유에 손상을 주는 진동과 제어할 수 없는 섬유운동을 유발하는 너무많은 느슨함이 있는 것을 넘는 지점까지 인장이 감소하면 증가한다.
음성학적 확성기는 확성기 주의의 둘러싸인 공간에서 반응적(예, 산소)이거나 비반응적(질소)이든 공기나 어떤 알맞은 기체에서 작용한다.
음성학적 확성기는 선호적으로 약 8오옴과 100와트의 정격을 가지며 음수준은 약 80에서 130dB이다. 주파수는 약 32와 39Hz사이이다. 본질적으로 어떠한 주파수도 선호적으로 들을 수 있는 범위에서 초음과 범위에서 사용될 수 있다. 보통 그 범위는 약 1과 20,000Hz사이이다.
섬유는 어떠한 직경도 가질 수 있다. 선호적으로 섬유는 약 1과 250마이크론 사이의 직경을 갖는다. 선호적으로 토우는 약 30과 250,000개의 섬유를 포함한다. 섬유는 플라스틱, 도기나 금속이될 수 있다.
막대는 펼쳐지는 섬유가 통과하는 만곡된 표면을 갖는다. 선호적으로 막대의 횡단면은 원이다. 막대는 적절히 고정한다 : 그러나 섬유에 손상을 주지 않도록 횡단면이 원형일 때 회전하는 것이 선호된다.
선호된 펼치는 체계의 개략도는 제1도에 도시되었다. 좁은 폭의 섬유토우(12)는 안내물(13)을 통해 한쌍의 따기 로울러(14)에 의해 실패(11)로부터 풀린다. 외부적으로 그리고 내부적으로(도시하지 않음)감긴 실패는 이 발명에 사용될 수 있다. 섬유 토우(12)는 제1쌍의 로울러(14)와 집어올리는 드럼(19)사이에 장착된 제2쌍의 따기 로울러(14)사이의 인장의 균일한 수준에서 보지된다. 이 배열은 (15와 17)사이의 토우가 섬유 실패(11)내의 토우(12)의 인장수준에 불구하고 펼치게 하는 수단(16)위로 인장의 원하는 수준에서 보지되도록 한다. 다른 방법으로 집어올리는 드럼(19)의 속도는 펼치게 하는 수단(16)위를 통과할 때 섬유토우내의 인장수준을 균일하게 하도록 제어된다.
동력증폭기(16b)와 주파수 생성기(16c)로 힘을 받는 확성기(16a)로 구성된 펼치게 하는 수단(16)는 들어오는 섬유토우를 개개의 실(17)로 펼친다. 펼쳐지는 토우는 일련의 고도로 광택나는 막대(16d) 상하로 지그재그형태가 된다. 그때 (17)에서의 펼침토우는 제2쌍의 따기 로울러(8)를 통해 통과하며 집어올리는 드럼(19)위에 감겨진다. 안내물(20)은 (17)에서 섬유가 펼쳐지도록 사용되나 필요한 것은 아니다.
펼치게 하는 수단(16)는 제2도에 보다 상세히 도시되어 있다. 틀(16g)에 장착되고 동력 증폭기(16b)와 주파수 생성기(16c)로 구동되는 확성기(16a)로 구성된다. 고도로 광택나는 막대(16d)은 확성기(16a)에 인접하여 장착된다. 막대(16d)은 정밀베어링(16f)과 끼워맞춰진 알루미늄 보지기(16e)에 의해 적절한 위치에 보지된다. (15)에서 좁은 폭의 섬유토우는 펼치게하는 수단(16)로 들어가며 (17)에서 개개의 실로 펼쳐진다. 막대(16d)의 기능은 전방으로 운반될 때 펼쳐지는 형태(17)(마찰로 인해)로 펼쳐지는 토우를 보지하는 것이다. 베어링(16f)은 섬유와 막대 사이에 과도한 마찰이 있을 때마다 섬유를 따라 막대(16d)이 운동하도록 하므로써 섬유손상을 줄인다. 다른 방법으로 막대는 전동기에 의해 구동되어 섬유토우와 같은 속도로 동시에 회전한다.
[예제 1]
한 벌의 10번 실험이 체계의 선호된 태양으로 수행되었다. 사용된 물질은 탄소섬유토우였다.(3000 섬유/토우, 허큘러스(Hercules) AS4 섬유, 허큘러스 lnc, 마그나, 유타), 섬유토우(12)(5mm보다 작은 폭)는 실패(11)로부터 풀렸다. 펼치게 하는 수단(16)로 들어가기 전에 따기 로울러(14)사이에 그리고 안내고리(3)를 통과하였다. 펼치게 하는 수단은 플라이우드(plywood)틀(16g)에 장착된 10＂확성기(16a)(8오옴, 100와트)로 구성되었다. 확성기(16a)는 주파수 생성기(16c)와 동력증폭기(16b)를 변화시키므로써 10.5-10.7V의 진폭에서 다른 주파수로 작동되었다. 섬유토우(12)는
(17)에서 펼치게 하는 수단(16)에 의해 개개의 실로 펼쳐질 때 고도로 광택나는 막대(16d)상하로 지그재그 형상이 되었다. 펼쳐지는 토우는 그때 따기 로울러(18)사이 안으로 끌려졌고 집어올리는 드럼 위에 감겨졌다. 두 따기 로울러(14와 18)의 속도는 컴퓨터로 제어되었고 매초마다 9.1번씩 감시되었다. 이것은 펼치게 하는 수단위를 통과할때 토우내의 섬유인장수둔을 균일하게 유지하게 하였다.
집어올리는 드럼(19)은 속도는 집어올리는 드럼과 따기 로울러(18)사이의 토우내의 어떠한 느슨함도 없앨수 있게 수작업으로 제어되었다. 확성기(16a)에 들어올리는 음파의 진폭과 주파수는 멀티미러(multimeter)(표 1과 2에 있는 전압은 제곱평균제곱근 진폭 즉 VRrms=0.707(진폭))과 주파수 계수기 각각에 의해 감시되었다. (17)에서 펼침토우의 폭은 토우가 막대(16d)의 마지막 위를 통과한 후 측정되었다. 섬유실패(11)로부터 집어올리는 드럼(19)까지 섬유토우가 움직인 거리는 65인치였다. 표 1에 도시된 운전된 각각의 기간은 10분이었다. 표 1과 2에서 따기로울러(14)과 따기로울러(18)은 따기 로울러(14와 18)를 각각 나타낸다. 전동기 속도를 위해 괄호속에 표시된 수치는 각 운전중 측정된 따기 로울러(14와 18)의 순간속도의 표준편차이다.
[표 1]
표 1은 진폭이 상수라면 펼쳐지는 폭에서의 음파의 진폭효과를 도시한다. 이 예제에서 사용된 탄소섬유는 평균직경 8마이크론을 갖는다. 그리하여 4.8mm의 폭은 토우가 인접한 섬유사이내에서 하나의 섬유직경의 평균간격으로 개개의 실이 노출되도록 펼쳐졌음을 의미한다. 볼수 있는 바와 같이 펼쳐짐의 효율이 최대가 되는 즉, 섬유가 섬유로 하여금 진동하도록 하고 토우를 개개의 실로 펼쳐지게 하는 대부분의 음성학적 에너지를 흡수하는 32에서 39Hz사이의 주파수 범위에 있다.
[예제 2]
한벌의 6번 실험이 예제 1에서처럼 처리의 같은 양태로 행해졌다. 여기서 음파의 주파수는 36.0-36.4Hz에서 거의 균일하게 유지되는 반면 진폭은 4.7에서 11.8V까지 변화되었다. 측정된 폭은(17)에서의 펼쳐짐이 진폭에서 증가가 더 이상 일어나지 않는 것을 넘어 최대치까지 진폭을 증가시키므로써 개선됨을 도시한다. 9.8V의 진폭을 펼쳐짐의 질에 뚜렷한 개선점이 없을 도시한다.
두 예제에서, 펼쳐지는 폭의 변화는 표 2에 도시된 표준편차에 의해 나타난 것처럼 속도의 순간 변화 때문에 펼쳐지게 하는 수단위를 통과할 때 토우(15)내의 섬유인장수준의 순간변동으로 주로 유발한다. 주파수와 진폭의 최적범위에서, 토우내의 섬유는 상당한 음성학적 에너지를 흡수하며 이러한 변동에 감응하여 펼쳐진 형태를 보지할 수 있다. 이 범위밖에서 섬유는 좁은 폭이 다시 되버린다. 이것이 일어나면 섬유는 최적의 값으로부터 펼치게 하는 수단(16)의 작동변수의 편차에 따라 펼쳐지는데 긴 시간이 소요된다.
[표 2]
막대(16d)는 하나의 평면내에서 장착하되 하나의 평면밖에는 장착될 수 있다. 행하도록 요구되는 모든 막대(16d)는 섬유의 토우(15)에 지그재그운동을 제공하여 섬유는 이격되어 펼쳐진다. 마찬가지로 막대(16d)의 곡선이 반경은 섬유가 손상되지 않는 한 중요하지 않다.
앞의 기술은 본 발명을 단지 도시하는데 지나지 않고 이후의 첨부된 특허청구 범위에 의해서만 본 발명에 제한된다.

Claims (15)

  1. (a) 섬유의 토우(12)를 공급하는 따기로울러(14,18) : (b) 섬유의 토우(12)에 인접한 틀(16g)에 장착된 기체같은 매개물을 위한 확성기(16a)를 포함하는 따기로울러(14,18)로부터 섬유의 토우(12)를 펼친는 펼치게 하는 수단(16)과 토우(16)이 막대(16d)사이를 움직일 때 토우(12)내의 섬유가 이격되어 펼쳐지도록 막대(16d)상하로 섬유의 토우가 지그재그로 되는 섬유의 토우운동방향에서 이격되고 확성기(16a)에 인접하여 장착된 여럿이 막대(16d)수단 : 그리고 (c)로우가 펼치게 하는 수단(16)을 통해 움직인 후 토우(12)내의 섬유를 이격되어 펼치는 집어올리는 드럼(19)을 구성하는 섬유토우내의 섬유를 펼치는 체계.
  2. 제1항에 있어서, 막대(16d)가 원형의 횡단면을 갖는 체계.
  3. 제1항에 있어서, 확성기(16a)가 약 80과 130dB사이의 음수준을 만드는 체계.
  4. 제1항에 있어서, 따기로울러(14,18)과 집어올리는 드럼(19)가 확성기(16a)위로 섬유의 토우인장을 균일하게 유지하여 토우가 펼치게 하는 수단(16)을 통해 움직일 때 섬유가 이격되어 균일하게 펼쳐지는 체계.
  5. 제1항에 있어서, 막대(16a)를 위한 틀(16g)위해 확성기(16a)위로 장착된 보지기(16e)내의 막대(16d)사이의 토우의 운동방향 내의 하나의 평면안에 장착되는 체계.
  6. 제5항에 있어서, 막대(16d)이 원형의 횡단면을 갖는 체계.
  7. 제6항에 있어서, 막대(16d)이 광택이 나는 표면을 갖는 체계.
  8. 제1항에 있어서, 확성기(16a)가 주파수 생성기와 동력증폭기(16b)로 제어되는 체계.
  9. 제1항에 있어서, 안내물(13)이 집어올리는 드럼(19)위에 감기위해 섬유를 이격되게 펼치기 위해 집어올리는 드럼(19)와 펼치게 하는 수단(16)사이에 갖춰지는 체계.
  10. (a) 섬유의 토우를 공급하는 따기로울러(14,18); 섬유를 펼치기 위해 섬유토우에 인접한 틀(16g)에 장착된 기체같은 매개물을 위한 확성기(16a)을 포함하는 따기로울러(14, 18)으로부터 섬유토우를 펼치는 펼치게 하는 수단(16)과 막대(16d)사이의 토우처럼 토우내의 섬유를 이격되어 펼쳐지도록 막대(16d) 상하로 섬유토우를 지그재그로 하는 섬유의 토우 운동방향에서 이격되는 여럿의 막대(16d); 그리고 토우가 펼치게 하는 수단(16)을 통해 움직인 후 이격되어 펼쳐진 섬유를 위한 집어 올리는 드럼(19)을 구성하는 섬유토우내의 섬유를 펼치는 체계를 갖추기; (b) 집어올리는 드럼(19) 위에 토우내의 섬유를 이격되게 펼치기 위해 집어올리는 드럼(19)와 따기로울러(14, 18)사이와 펼치게 하는 수단(16)을 통해 섬유 토우를 공급하기를 구성하는 섬유토우의 섬유를 펼치는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 확성기(16a)가 약 80과 130dB의 음수준을 만드는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 따기로울러(14,18)과 집어올리는 드럼(19)가 확성기(16a)위로 섬유토우의 인장을 균일하게 유지하여 토우가 펼치게 하는 수단(16)을 통해 움직일 때 섬유가 이격되어 균일하게 펼쳐지는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 막대(16d)는 확성기(16a)를 위한 틀(16g)위에 확성기(16a)위로 장착된 보지기(16e)내의 막대(16d)사이의 토우의 운동 방향안의 하나의 평면에 장착되는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 막대(16d)가 원형의 횡단면을 갖는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 막대(16d)가 광택이나는 표면을 갖는 방법.
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