PL207824B1 - Bęben do wytwarzania materiału włókninowego i sposób wytwarzania materiału włókninowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest bęben do wytwarzania materiału włókninowego i sposób wytwarzania materiału włókninowego.

Z opisu patentowego USA nr 6,321,425 jest znany sposób wytwarzania materiału włókninowego, polegający na wysyłaniu materiału, który biorąc początek z kolumny formującej ten materiał we włókna ciągłe, od góry do spodu generatora normalnie składa się z kurtyny z następujących kolejno po sobie włókien, w szczególności z włókien z tworzywa sztucznego; urządzenie ze żłobkowanym regulowanym tłumikiem wyciąga włókna w kurtynę; dyfuzor i przenośnik służą do odbierania włókien i przenoszenia ich na kalander zestalający materiał i formujący z niego wstępniak (materiał wstępny), a wtedy nastę puje przenoszenie do bę bna plą tania, gdzie następuje plą tanie wł ókna przy pomocy strumienia wody.

Sposób ten jest obciążony wadą wpływającą na jednorodność powstającego materiału i na kierunkowanie włókien w uprzywilejowanym kierunku maszynowym, z powodu wyciągania, które jest w nim zastosowane.

Wynalazek zapobiega tej wadzie umożliwiając uzyskanie materiału włókninowego, którego właściwości są w istocie izotropowe, to jest w rzeczywistości są identyczne niezależnie czy to jest kierunek maszynowy, czy kierunek poprzeczny.

Jest to osiągnięte przez zastosowanie bębna zawierającego zamocowany nieruchomo korpus cylindryczny z perforowaną boczną powierzchnią, otoczoną podziurawioną tuleją wprawianą w ruch obrotowy względem osi korpusu cylindrycznego i przez zastosowanie układów przewidzianych do wytwarzania podciśnienia wewnątrz korpusu. Zgodnie z wynalazkiem, wodoszczelna przesłona rozdziela wnętrze korpusu na dwa przedziały, ograniczone tą przesłoną i odpowiednio, pierwszą i drugą, częściami powierzchni bocznej; oba te przedziały są w miejscach, gdzie występuje podciśnienie pochodzące od układów przewidzianych do jego wytwarzania.

Pierwszy przedział bębna, według wynalazku, jest stosowany do nanoszenia na bęben materiału wstępnego, który leży na sprzężonym z bębnem przenośniku, usytuowanym w zasadzie stycznie do bębna w tak zwanym punkcie kontaktowym (jest to punkt, przy którym przenośnik i bęben są najbliżej jeden względem drugiego nie stykając się w rzeczywistości ze sobą), nawet jeśli ten materiał wstępny jest nadal jeszcze lekko zestalany, jak to jest w wypadku, kiedy jest to materiał pochodzący z kolumny formującej materiał we włókna ciągłe, bez uprzedniej potrzeby kalandrowania materiału wstępnego, albo poddawania go innym operacjom wymagającym zabiegu wyciągania, które w ostateczności psują izotropię właściwości materiału włókninowego uzyskiwanego na końcu.

Korzystnie, pierwszy przedział zaczyna się naprzeciw punktu kontaktowego przenośnika ustawionego stycznie do bębna, a kończy się naprzeciw punktu styku przy odpływie materiału z powierzchni bocznej, w kierunku ruchu obrotowego tulei. Jak tylko materiał wstępny został w ten sposób nałożony na bęben przez podciśnienie występujące w pierwszym przedziale, jest on poddawany plątaniu strumieniem wody.

Według jednej z postaci, pierwszy przedział rozciąga się nad sektorem cylindrycznym korpusu wyznaczonym, w widoku korpusu cylindrycznego w przekroju poprzecznym, konkretnie przez dwa promienie ustawione prostopadle jeden do drugiego, a zatem pierwszy przedział w rzeczywistości zajmuje jedną czwartą wnętrza korpusu. Korzystnie jest, gdy sektor cylindryczny zajmowany przez pierwszy przedział jest usytuowany, odnosząc do tarczy zegarowej, w drugiej ćwiartce pomiędzy godzinami 3 i 6.

Układ przewidziany do wytwarzania podciśnienia może być wspólny dla dwóch przedziałów ale, w zalecanej postaci, każdy przedział ma swój wł asny układ wytwarzania podciśnienia, a podciśnienie, korzystnie, jest bardziej intensywne w pierwszym przedziale niż w drugim. W szczególności, zwłaszcza podciśnienie o wielkości z przedziału pomiędzy 0,03 i 0,4 MPa może być wytwarzane w pierwszym przedziale, a podciśnienie o wielkości z przedziału pomiędzy 0,03 i 0,4 MPa w przedziale drugim.

Po to żeby bęben mógł właściwie wychwytywać materiał wstępny, najlepiej jest żeby stosunek ogólnego obszaru perforacji na jednostkę powierzchni, do obszaru powierzchni bocznej, na którym perforacje występują, był większy dla pierwszego przedziału niż dla drugiego. Ten stosunek może zawierać się w przedziale pomiędzy 5% i 30% dla pierwszego przedziału i pomiędzy 2% i 15% dla drugiego przedziału.

Perforacje bocznej powierzchni, naprzeciw drugiego przedziału, są, w szczególności, szczelinami, które leżą naprzeciw natryskiwaczy strumieni wody wypływającej pod ciśnieniem na część tulei,

PL 207 824 B1 która przechodzi właśnie naprzeciwko części powierzchni bocznej drugiego przedziału. Ciśnienie strumieni wody zawiera się zwykle w przedziale pomiędzy 3 i 40 MPa, a średnica każdego strumienia jest w przedziale pomiędzy 75 i 200 mikrometrów. Sztywny obracający się zwój perforowany jest zamontowany na zewnętrznej stronie zamocowanego nieruchomo korpusu, a średnica jego wnętrza jest dobierana w zależności od średnicy zewnętrznej cylindrycznego korpusu, tak żeby minimalny luz zabezpieczony tym sposobem pozwalał na ruch obrotowy, podczas gdy przecieki powietrza są sprowadzone do minimum. Zgodnie z rozwiązaniem technicznym, stosowanym przy wytwarzaniu tego obracającego się zwoju, bierze się pod uwagę, że do polepszenia uszczelnień przy oddzielaniu od siebie dwóch przedziałów, są stosowane plastykowe listwy zamontowane na sprężynach. Ten obracający się zwój może być zwykłą perforowaną metalową blachą, zwojem wykonanym z brązu lub ze stali nierdzewnej, podziurkowanym otworami rozmieszczonymi po linii śrubowej, zwojem o ścianie w kształcie zwiniętego plastra miodu. To może być rura wykonana ze zwiniętej perforowanej blachy metalowej, pokryta odwadniającą tuleją wykonaną z chropowatego materiału metalowego, która zapewnia dobrą jednorodność odciągania wody. Ten obracający się zwój podpiera cieńszą perforowaną tuleję, która faktycznie podtrzymuje włókna elementarne i włókna ciągłe włókniny podczas hydraulicznego plątania. Otwory w tulei mogą być rozmieszczone przypadkowo. Otwory mogą także być usytuowane liniowo lub w zakosy. Otwory tulei mogą również być rozmieszczone w niewielkich obszarach z perforacjami, rozłożonych przypadkowo na powierzchni tulei. Tuleja może być z materiału metalowego, lub z tworzywa syntetycznego, albo moż e zawierać w sobie materiał metalowy i tworzywo syntetyczne. Korzystnie, średnica otworów tulei powinna być w przedziale pomiędzy 50 i 500 mikrometrów. Przy uzyskiwaniu wzorów na materiale może być także zastrzeżone nasuwanie na tuleję ażurowej pochwy, której otwory mają przynajmniej jeden z wymiarów większy niż 2 mm.

Dalszym celem wynalazku jest zespół do produkcji materiału włókninowego zawierający kolumnę, formującą wyciśnięty materiał we włókna ciągłe, z przenośnikiem prowadzącym do bębna według wynalazku. Korzystnie jest, gdy przenośnik kolumny i przenośnik styczny do bębna, są tym samym przenośnikiem, ale jest także możliwe przewidzenie dwóch różnych przenośników.

Według szczególnie zalecanej postaci, bęben jest montowany bezpośrednio u odpływu materiału z kolumny. W tym uwarunkowaniu, określenie: bezpośrednio u odpływu, oznacza bez umieszczania pomiędzy nimi urządzenia prowokującego wyciąganie materiału. Nie znajduje się tam kalander, ale może tam być cylinder ubijaka.

Dalszym celem wynalazku jest sposób produkcji materiału włókninowego, przewidujący stosowanie zespołu według wynalazku, oraz ustawianie prędkości przenośnika kolumny, lub przenośnika stycznego, na wartość większą niż prędkość liniowa bębna (liczona po obwodzie bębna). To pozwala na wytwarzanie materiału włókninowego, którego stosunek wytrzymałości na zrywanie w kierunku maszynowym, do wytrzymałości na zrywanie w kierunku poprzecznym, może być mniejszy niż 1 wskutek różnicy prędkości. Kiedy prędkości są w rzeczywistości takie same, to przy stosunku wytrzymałości na zrywanie, materiału włókninowego według wynalazku, w kierunku maszynowym, do wytrzymałości na zrywanie tego materiału w kierunku poprzecznym, o wartości mniejszej niż 1,2, a szczególnie o wartości w przybliżeniu równej 1, może być uzyskiwany, według wynalazku, taki materiał włókninowy, który wykazuje szczególnie dobrą izotropię.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia perspektywiczny widok zespołu, według wynalazku, częściowo pokazany w przekroju, fig. 2 i fig. 3 - dwoma widokami perspektywicznymi, częściowo w przekroju, bębna według wynalazku, fig. 4 i fig. 5 - dwa widoki schematyczne dwóch wariantów zespołu według wynalazku, a fig. 6 - odmianę rozwiązania konstrukcyjnego wariantu z fig. 4.

Bęben, przedstawiony schematycznie na fig. 1, zawiera korpus wewnętrzny 1 składający się ze zwoju zamocowanego nieruchomo, o średnicy 400 mm i wykonanego z metalowej blachy, formującego powierzchnię boczną. Powierzchnia boczna, w jednej swej części, jest perforowana otworami o średnicy 8 mm, i ona ograniczy tę część wnętrza, która później będzie nazywana pierwszym przedziałem, a powierzchnia boczna podziurawiona kilkoma szczelinami, szczególnie naprzeciw wtryskiwaczy, jest w części, która będzie ograniczać część wnętrza nazywaną później drugim przedziałem. Stosunek sumy obszarów perforacji (udziału powierzchni wyciętych) do ogólnego obszaru powierzchni bocznej mieści się w granicach pomiędzy 5% i 30% w pierwszym przedziale, oraz pomiędzy 2% i 15% w drugim przedziale. Na korpus 1 jest nasunięta perforowana obracająca się tuleja 4 i jest ona wprawiana w ruch obrotowy przez pasowe urządzenie napędowe 2. Tuleje 4 jest zaopatrzona w otwory. Stosunek sumy obszarów wyciętych otworów do ogólnego obszaru powierzchni bocznej tulei 4 mieści

PL 207 824 B1 się w granicach pomiędzy 30% i 90%, a korzystnie pomiędzy 40% i 80%. Tuleja 4 ma grubość pomiędzy 1,5 i 30 mm i zwykle jest wykonywania ze stali nierdzewnej lub z brązu. Na obracającą się tuleję 4 jest nasunięta tuleja 5. Stosunek sumy obszarów wyciętych otworów do ogólnego obszaru powierzchni bocznej tulei 5 mieści się w granicach pomiędzy 5% i 20%, a korzystnie pomiędzy 5% i 15%. Tuleja 5 jest z niklu, uzyskiwana metodą galwanotechniki. Jest ona zaopatrzona w mikroperforacje z otworami o średnicy od 5 do 500 mikrometrów, a korzystnie z otworami o średnicy pomiędzy 200 i 400 mikrometrów. Posiada ona grubość pomiędzy 0,1 i 0,6 mm, a korzystnie pomiędzy 0,2 i 0,4 mm. Wnętrze korpusu 1 ma połączenie komunikacyjne z kanałem 7 służącym do odciągania powietrza i wody. Wzdłuż tworzących korpusu 1 dwa wtryskiwacze, odpowiednio 8 i 9, wysyłają strumienie wody ku tulei 5.

Fig. 2 jest widokiem perspektywicznym lepiej ilustrującym przykład bębna. Składa się on z korpusu 1 z osią O, w którym, po uformowaniu metalowej blachy w powierzchnię boczną, wycięte są szczeliny wzdłuż dwóch żłobków 11, leżących pomiędzy wzmocnieniami 12 i rozmieszczonych w ćwiartce koła pomiędzy godziną 1 i 3. W ćwiartce koła pomiędzy godziną 3 i 6 strefa ta jest uporządkowana układem złożonym z dwóch metalowych blach 13, 14 formujących razem sektor korpusu. Dwie metalowe blachy 13, rozciągają się, patrząc na sektor w przekroju poprzecznym, prostopadle do osi O wzdłuż dwóch promieni. One są wodoszczelne. One ograniczają pomiędzy sobą część 15 powierzchni bocznej pierwszego przedziału 16 zawartego między godzinami 3 i 6, podczas gdy jednocześnie przegrody 13, 14 oddzielają resztę korpusu 1 z drugim przedziałem w którym są otwarte szczeliny 11. Rzędy otworów 18, wykonanych na części 15 powierzchni bocznej, są otwarte do wewnątrz pierwszego przedziału 16. Pierwszy przedział 16 jest podłączony do układu używanego do wywoływania w nim podciśnienia. Podłączony układ jest tego samego typu co przy kanale 7, ale są to układy różne. Udział powierzchni wyciętej, w części 15 powierzchni bocznej, jest 16%. Jest on większy niż ten, który odpowiada szczelinom 11. W jednym z wariantów pierwszy przedział zawiera także szczelinę (nie pokazano), usytuowaną przy miejscu odpowiadającemu godzinie 6, naprzeciw punktu styczności ze zwojem, przenośnika transportującego wstępną włókninę. Celem tej szczeliny jest ułatwianie przenoszenia materiału w postaci włókien elementarnych na część zwojowej okładziny należącej do przedziału pierwszego.

Przykład przedstawiony na fig. 3 jest identyczny z tamtym na fig. 2, za wyjątkiem tego, że rzędy otworów 18 w części 15 są zastąpione szczelinami 19, które nie są równoległe do osi O.

Zespół przedstawiony na fig. 4 zawiera kolumnę 21, formującą materiał we włókna ciągłe, z przenośnikiem 22 prowadzącym do bębna 24 według wynalazku, ze stosowanym w miejscu pośrednim walcem dociskowym 23 gdzie jest to konieczne. Przenośnik 22 jest styczny do bębna 24 przy najniżej położonym punkcie bębna. Naprzeciw części powierzchni bocznej drugiego przedziału są przewidziane dwa natryski wody 25. Jeden z natrysków wody 25 jest usytuowany kątowo w taki sposób, by bezpośrednio przylegał do przedziału pierwszego 26, co oznacza, że jedna z promieniowych ścian wyznaczających przedział pierwszy 26 leży w miejscu odpowiadającym konkretnie godzinie 4, natomiast ten pierwszy natrysk 25 znajduje się w położeniu nieznacznie przed godziną 4. Wstępny materiał włókninowy, który jest odkładany na przenośnik 22, jest zasysany na bęben 24 dzięki ssaniu wywoływanemu przez pierwszy przedział 26, jest on hydraulicznie plątany przez natryskiwacze 25 i pozostaje na bębnie 24 gotowy do przejścia na pochylony przenośnik 27 przed wejściem do pieca 28, a po opuszczeniu pieca podlega zwijaniu na walcu 29.

Fig. 5 znów pokazuje kolumnę 31, formującą materiał we włókna ciągłe, która odkłada wstępny materiał włókninowy 32, który jest wychwytywany przez pierwszy bęben 33 według wynalazku, posiadający natrysk 34, i który jest przesyłany przez podajnik 35 do drugiego bębna 36 według wynalazku.

Fig. 6 przedstawia odmianę rozwiązania konstrukcyjnego z fig. 4, w której materiał w postaci włókien jest przenoszony na dodatkowe bębny 41 i 42, dla poddania go zestalaniu i modelowaniu, przedtem zanim on wejdzie do pieca dla osuszenia go przepływającym powietrzem.

Claims (11)

1. Bęben do wytwarzania materiału włókninowego, zawierający zamocowany nieruchomo cylindryczny korpus z perforowaną powierzchnią boczną, otoczony podziurawionym cylindrem wprawianym w ruch obrotowy względem osi cylindrycznego korpusu, oraz zespół do wytwarzania podciśnienia wewnątrz korpusu, znamienny tym, że wodoszczelna przesłona (13, 14) rozdziela wnętrze korpusu (1) na dwa przedziały (16, 17), ograniczone przesłoną (13, 14) i, odpowiednio, pierwszą (15) i drugą częścią powierzchni bocznej, przy czym oba przedziały (16, 17) są usytuowane w miejscach, gdzie występuje podciśnienie pochodzące od zespołu do wytwarzania podciśnienia zawierającego kanał (7).

2. Bęben według zastrz. 1, znamienny tym, że jest zespolony z przenośnikiem (22) stycznym do bębna (24) w punkcie styku, przy czym pierwszy przedział (16) zaczyna się naprzeciw punktu styku i koń czy się naprzeciw punktu odpł ywu z powierzchni bocznej materiał u, biegną c od punktu styku w kierunku ruchu obrotowego tulei (4).

3. Bęben według zastrz. 2, znamienny tym, ż e pierwszy przedział (16) rozciąga się nad sektorem korpusu (1).

4. Bę ben wed ł ug zastrz. 1-3, znamienny tym, ż e posiada odrę bne ukł ady przewidziane do wytwarzania podciśnienia, specyficzne dla każdego z przedziałów (16, 17).

5. Bę ben wed ł ug zastrz. 1-4, znamienny tym, ż e stosunek ogólnego obszaru perforacji, na jednostkę powierzchni, do obszaru powierzchni bocznej, na której perforacje występują, jest większy dla przedziału pierwszego (16) niż dla przedziału drugiego (17).

6. Bęben według zastrz. 1-5, znamienny tym, że posiada natryskiwacze wody (8, 9) na część tulei (4), która przechodzi naprzeciw części powierzchni bocznej należącej do przedziału (17).

7. Bęben według zastrz. 6, znamienny tym, że natrysk wody jest usytuowany ką towo w taki sposób, że bezpośrednio sąsiaduje z pierwszym przedziałem (26).

8. Zespół urządzeń produkcyjnych do wytwarzania materiału włókninowego, zawierający kolumnę, formującą materiał we włókna ciągłe, z podajnikiem prowadzącym do bębna, znamienny tym, że zawiera bęben (24) określony w zastrz. 1 - 7.

9. Zespół według zastrz. 8, znamienny tym, że przenośnik (22) kolumny (21) formującej materiał we włókna ciągłe i podajnik styczny są jednym i tym samym podajnikiem.

10. Zespół według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że bęben (24) jest zamontowany bezpośrednio u odpływu materiału z kolumny, bez występowania w miejscu pośrednim urządzenia powodującego wyciąganie materiału.

11. Sposób wytwarzania materiału włókninowego, znamienny tym, że jest w nim użyty zespół urządzeń produkcyjnych taki jak określono w zastrz. 8 - 10, a prędkość przenośnika kolumnowego (22) i/lub przenośnika stycznego jest większa niż prędkość liniowa na obwodzie bębna (24).