Pierwszenstwo: 06.09.1968 Francja Opublikowano: 10.05.1974 69000 KI. 32a,37/00 MKP C03b 37/00 Twórca wynalazku: Daniel Brossard Wlasciciel patentu: Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly (Francja) Sposób wytwarzania wlókien z materialów termoplastycznych, zwlaszcza wlókien szklanych i urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia wlókien z materialów termoplastycznych, zwlaszcza wlókien szklanych, wykonanych z ma¬ terialów mineralnych lub organicznych w stanie lepkim, oraz urzadzenie do stosowania tego spo- 5 sobu.Znany dotychczas sposób wytwarzania wlókien polega na tym, ze korpus wirujacy, zasilany w material termoplastyczny, na przyklad w szklo i wyposazony na swym obwodzie w otwory umiesz- 10 cza sie w komorze spalania, posiadajacej na swym obwodzie otwór rozprezny, z którego wychodza nie tylko cienkie strumienie masy szklanej odwi¬ rowywane przez korpus wirujacy, lecz takze wy¬ tworzone w tej komorze gazy spalinowe, które is przy tym ekspanduja i wyciagaja cienkie stru¬ mienie masy szklanej w postaci wlókien. Sposób ten ma te niedogodnosc, ze jest bardzo trudne umieszczenie korpusu wirujacego wewnatrz ko¬ mory spalania. Niedogodne jest oprócz tego to, ze 20 umieszczenie korpusu wirujacego w komorze spa¬ lania powoduje bardzo szybkie jego zuzycie.Znany jest równiez sposób, który polega na tym, ze cienkie nitki sa odwirowywane za pomoca si¬ ly odsrodkowej ze stopionego szkla przez otwo- 2s ry obracajacego sie z duza predkoscia korpusu wydrazonego, a nastepnie sa poddawane dzialaniu goracych gazów przeplywajacych z duza predkos¬ cia, wskutek czego cienkie nitki sa wyciagane w bardzo cienkiewlókna. 30 2 Sposób ,t£n ma te niedogodnosc, ze scianki malych otworów szybko sie zuzywaja wskutek sty¬ ku wewnetrznego scianek otworów ze strumie¬ niem szkla stopionego. Sposób ten wymaga rów¬ niez stosowania stosunkowo kosztownego szkla w okreslonych wlasnosciach (predkosc krystalizacji, lepkosc) i/lub stosunkowo kosztownych stopów specjalnych do plaszcza wirujacego korpusu wy¬ drazonego. Dalsza niedogodnosc polega na tym, te ograniczona jest tu równiez przepustowosc urza¬ dzenia, poniewaz otwory musza miec stosunkowo mala srednice, stosowana zazwyczaj przy wytwa¬ rzaniu za pomoca otworów przednych nitek pier¬ wotnych.Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i urzadzenia do wytwarzania wlókien z materialów mineralnych lub organicznych w sta¬ nie wiskozowym, a zwlaszcza wlókien szklanych, które eliminuje te niedogodnosci i umozliwia przy stosowaniu wiekszych otworów przelotowych du¬ zy uzysk cienkich i równomiernych wlókien, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu zuzycia czes¬ ci smykajacych sie z cieklymi stopionymi nitkami i wyeliminowaniu stosowania wzglednie kosztow¬ nych szkiel specjalnych o okreslonych wlasnos¬ ciach oraz uzycia wzglednie kosztownych stopów specjalnych do tych czesci.Zadanie to rozwiazuje sie wedlug wynalazku dzieki temu, ze prowadzi sie przeplyw ciagly po¬ kladu materialu na powierzchni z otworami lub 69 00069 000 3 szczelinami oraz dziala sie na poklad materialu strumieniem gazowym, który przepycha material przez otwory lub szczeliny i powoduje jego wy¬ ciaganie w postaci wlókien.Istotna cecha wynalazku jest wprowadzanie materialu na górna powierzchnie i w kierunku srodka korpusu, majacego ksztalt tarczy plaskiej lub zakrzywionej, obracajacej sie wokól osi pio¬ nowej. Tarcza ta ma otwory lub szczeliny, znaj¬ dujace sie pomiedzy jej srodkiem a czescia zew¬ netrzna (peryferyjna), przy czym material skie¬ rowany ku tym otworom lub szczelinom i prze¬ chodzacy przez nie pod dzialaniem sily odsrodko¬ wej dzieli sie na strugi, które po poddaniu ich dzialaniu strumieni gazowych sa wyciagane w po¬ staci wlókien.Cecha znamienna wynalazku jest równiez po¬ wodowanie przeplywu strumieni gazowych przez otwory lub szczeliny, przewidziane w obracajacym sie korpusie.Dalsza cecha charakterystyczna wynalazku jest dzialanie rozciagajacymi strumieniami gazowymi na material wychodzacy z otworów lub szczelin obracajacego sie korpusu. Wynalazek obejmuje równiez urzadzenie do stosowania opisanego spo¬ sobu, wyjasnione na przykladzie wykonania, uwi¬ docznionym na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia urzadzenie w przekroju pionowym, fig. 2 — odmiane urzadzenia, w pionowym przekroju osiowym, fig. 3 -^dalsza odmiane urzadzenia, w przekroju osiowym, fig. 4 — jeszcze inna odmiane urzadzenia, w przekroju osiowym, fig. 5 i 6 — szczególy urzadzenia z otworami w ksztalcie szcze¬ lin, fig. 7 i 8 — szczeline, w przekroju i w wi¬ doku z góry, fig. 9 i 10 — szczegól z otworami okra^ymi, a fig. U i 12 — otwór w przekroju i w widoku z góry.Urzadzenie przedstawione na fig. 1 jest wypo¬ sazone w tarcze 1, poruszana ruchem obrotowym wokól osi za posrednictwem walu wydrazonego 2.Wal 2 obraca sie w lozyskach 3, umieszczonych w korpusie 4, w którym przez komore 5 przeplywa ciecz chlodzaca. Wspólosiowo wzgledem osi tarczy 1 wytoczony jest rowek kolisty 6, a tarcza 1 za¬ wiera na czesci zewnetrznej otwory 7 lub szcze¬ liny.Urzadzenie zawiera równiez palnik pierscienio¬ wy 8, a z jego otworu wylotowego gaz dociera do czesci tarczy 1 z otworami 7. Na krawedzi tar¬ czy X znajduja sie przegrody 9, zapewniajace szczelnosc rozprezajacych sie gazów. Profil we¬ wnetrznej powierzchni 10 otworu wylotowego ga¬ zów jest tak uksztaltowany, aby gaz zblizajacy sie do srodka tarczy 1 mial dostatecznie mala szybkosc, nie zaklócajaca przeplyw strugi szkla 12, plynacej do otworów 7. Wokól dolnej czesci bocznej scianki wewnetrznej palnika umieszczona jest oslona 11.Struga szkla 12 lub innego materialu termopla¬ stycznego splywa do rowka 6, gdzie tworzy sie zapas. Poczawszy od tego miejsca szklo rozplywa sie w postaci masy 13, na górnej czesci tarczy 1 i zdaza do jej strefy zewnetrznej pod dzialaniem sily odsrodkowej. Tutaj szklo jest poddane dzia¬ laniu podwyzszonej temperatury i odpowiedniego 4 cisnienia strumieni gazowych, wytwarzanych pal-f nikiem 8. Na skutek tego cisnienia szklo przecho¬ dzi przez otwory 7 jednoczesnie z gazem wycho¬ dzacym z palnika 8, powodujacym gwaltowna zmia- 5 ne kierunku. Poklad szkla przeksztalca sie w ten sposób w wielka ilosc- strug pierwotnych dzieki rozdzielaniu po przejsciu przez otwory 7. Te pier¬ wotne strugi sa przyspieszane i rozciagane we wlókna przez gazy wylotowe palnika 8. io Urzadzenie wedlug wynalazku posigda równiez zmontowane na przewodzie 15, znajdujacym sie wewnatrz walu 2, urzadzenie dmuchajace 14, przy¬ mocowane do korpusu 4. Urzadzenie 14 jest za¬ silane powietrzem lub para z rury 16 oraz ulat- 15 wia usuwanie wlókien.Znajdujaca sie wewnatrz przewodu 15 rurka 17 zasila w spoiwo rozpylacze 18, które rozpryskuja spoiwo na wiazke 19, utworzona przez wytworzo¬ ne wlókna. 20 Fig. 2 przedstawia odmiane urzadzenia z fig. 1.W tym wykonaniu tarcza 1 ma uniesiony brzeg la, w którym wykonane sa otwory rozdzielajace 7. Otwór wylotowy palnika 8 jest nachylony w tym celu, aby kierowal gazy na uniesiony brzeg as tarczy 1.Strugi pierwotne przyspieszane i rozciagane przez gazy wylotowe z palnika 8 sa nastepnie uchwy¬ cone przez drugi palnik lub dmuchacz par 35.W wykonaniu przedstawionym na fig. 3 struga 30 szkla 20 lub innego materialu przeznaczonego do rozwlóknienia wplywa do zbiornika 21, który za¬ wiera korpus wirujacy 22. Wewnatrz jego tworzy sie zapas 23. Korpus wirujacy 22 jest wykonany w ksztalcie plaskiej tarczy i jest wyposazony w 35 otwory lub szczeliny 24, podobnie jak w wyko¬ naniach poprzednich.Palnik wewnetrzny wspólosiowy 25 moze byc przesuwany do góry i w dól i pozwala utrzymac stala temperature szkla w zbiorniku 21. Zbiornik 40 21 ma otwory 2$ o duzej srednicy, przez które szklo rozlewa sie w poklad 27, na powierzchni korpusu wirujacego 22.Wspólosiowo z korpusem wirujacym 22 umiesz¬ czony jest palnik pierscieniowy 28, z którego gaz 45 podobnie jak w wykonaniu poprzednim wywiera nacisk na poklad 27 szkla, które przeksztalca sie w wielka ilosc pierwotnych strug dzieki przejsciu przez otwory 24. Te pierwotne strugi sa przys¬ pieszone i rozciagane przez gazy, wyrzucane z 50 palnika 28 z wielka szybkoscia.W komorze 29 panuje cisnienie stale, a zlacza 30 i 31 zasilane plynem chlodzacym poprzez prze¬ wody 32 i 33 zapewniaja szczelnosc tej komory.Zamiast tej konstrukcji mozna zastosowac caly 55 szereg innych rozwiazan, które redukuja maksy¬ malnie wchodzenie gazu. Cisnienie przeznaczone¬ go do rozwlóknienia materialu, wynikajace z dzialania sily odsrodkowej w punkcie 26, zapew¬ nia szczelnosc w kierunku komory 34. bo Aparat ten moze byc uzupelniony, jak w po¬ przednim przykladzie, urzadzeniem dmuchajacym i poruszajacym wytwarzane wlókna oraz rozpyla¬ czem spoiwa.W przykladzie wykonania przedstawionym na w fig. 4 przeksztalcenie pokladu materialu do roz-69 5 wlóknienia, na przyklad szkla w strugi pierwotne przez otwory rozdzielajace, uzyskuje sie jedynie przez dzialanie sily odsrodkowej. W tym przy¬ padku kat a zawarty miedzy osia kazdego otworu 36 a prostopadla do powierzchni korpusu wiruja¬ cego 37 powinien byc dostatecznie duzy i w prak¬ tyce powinien wynosic od 50 do 80°. Wskazane zwiekszenie przyczepnosci pokladu szkla 38 do po¬ wierzchni korpusu wirujacego 37 osiaga sie przez nadanie górnej powierzchni korpusu 37 lekkiej krzywizny. .Urzadzenie podgrzewajace 39, skladajace sie z palnika promieniujacego i z promiennika podczer¬ wieni, pozwala utrzymac poklad szkla 38 w od¬ powiedniej temperaturze. Strugi pierwotne 40 wyplywajace z otworów rozdzielajacych sa po¬ chwycone i rozciagane przez gazy, wyrzucane z wielka szybkoscia z palnika 41 lub z dmuchacza parowego. Urzadzenie dmuchajace 42 zasilane po¬ wietrzem lub para pozwala na usuwanie wlókien.Fig. 5 do 12 przedstawiaja tytulem przykladu ksztalty otworów, wykonanych w korpusach wi¬ rujacych 22, 37.Otwory te maja ksztalt podluzny i sa umiesz¬ czone w ten sposób, ze ich krawedz atakujaca op przechwytuje i oddziela czesc m-n pokladu szkla podplywajacego z zapasu, utworzonego w punkcie 6 na fig. 1. Ilosc strug pierwotnych jest tym wieksza im mniejszy jest stosunek —, lulb ina- op czej mówiac, kat P utworzony przez krawedz atakujaca op i promien r, styczny do otworu w punkcie T, jest mniejszy. W praktyce kat P jest maly i wynosi ponizej 30°. Wszyisltkle te otwory sa rozmieszczone w stosunkowo malych odstepach, w tym celu, aby caly poklad szkla zostal poprze¬ rywany.Fig. 7 i 8 przedstawia szczególy uksztaltowania wyzej wymienionych otworów. Aby umozliwic przejscie materialu i plomieni, otwory maja sze¬ rokosc 1 co najmniej 3 mm. Stosunek dlugosci L do szerokosci 1 zawiera sie miedzy 1 a 10. Aby zwiekszyc powierzchnie materialu atakowanego ga¬ zami z palnika i poprawic stabilizacje rozwlók¬ nienia na sciankach otworu, wykonuje sie kanali¬ ki 43, które moga mlec przekrój kwadratowy lub trójkatny o boku okolo 2 mm.Fig. 9 i 12 odpowiadaja takim otworom jak otwo¬ ry T w ksztalcie okraglym. Szeregi tych otwo¬ rów sa rozmieszczone w ten sposób, aby poklad materialu do rozwlóknienia dochodzacy do linii mn byl przerywany w op. Jak opisano wyzej, wskazane jest, aby stosunek ^ byl maly. op Równiez tu, jak wWac na fig. 11 i 12, w scian¬ kach tych otworów wykonane sa kanaliki 43, ma¬ jace na przyklad przekrój trójkatny, a srednica tych otworów jest równa co najmniej 3 mm. PL