RU1813073C - Способ получени штапельных волокон и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ получени  штапельных волокон. Содержит следующие технологические операции: приготовление расплава, формование из расплава струи, раздува ее высокоскоростным энергоносителем. Скорость подачи последнего составл ет 3000-5000 м/с. Одновременно на нижний торец струи расплава перпендикул рно ее оси воздействуют однонаправленным с потоком энергоносител  когерентным лучом мощностью 5 105 - 9 105 Вт/см2. Устройство дл  получени  штапельных волокон состоит из полого корпуса, сопла дл  подачи энергоносител , воронки приема струи расплава, камеры волокнообразовани  и сопла дл  отвода продуктов раздува. Полый корпус выполнен в виде трубы переменного сечени , состо щий из конфузора. горловины и диффузора и изогнутый в зоне горловины по радиусу на угол р 180°-а . гдеа 15-30°. Воронка приема расплава расположена в зоне горловины со стороны ее вогнутой части . Наружна  стенка конфузора выполнена со сквозным отверстием, расположенным параллельно оси диффузора и по касательной к выходу отверсти  воронки приема расплава , и ось его расположена ниже места расположени  отверсти  воронки на величину радиуса сквозного отверсти . 2 с.п. ф- лы, 1 ил., 1 табл. у Сл)

Description

Изобретение относитс  к области получени  штапельных волокон и может быть использовано в лёгкой, химической промышленности и других отрасл х, производ щих минеральные штапельные волокна.

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества волокон.

Способ включает: приготовление расплава; формование из расплава струи; раздув расплава высокоскоростным энергоносителем, перемещаемым со скоростью 3000-5000 м/с. с возможностью огибани  нижнего торца струи по радиусу; воздействие на нижний торец струи перпендикул рно ее оси когерентным лучом, одноы

направленным с потоком энергоносител  мощностью 5- 10-9- 10 Вт/см .

В процессе проведени  экспериментов по реализации способа изготовлени  штапельных волокон использовалась промыш- ленна  лазерна -установка типа ЛНТ-101 со следующими параметрами; длина волны А 1,06 мкм, режим излучени  - непрерывный , выходна  мощность Р(10-80) Вт. В ре- зультате использовани  лазерного излучени  дл  образовани  штапельных волокон из струи расплава было установлено заметное улучшение качества волокон, начина  с плотности мощности Р 5 105 Вт/см2, процент неволокнистых включений, заметно уменьшалс , длина волокон увеличивалась , диаметр уменьшалс , разброс волокон по диаметру сокращалс . При этом наблюдалось увеличение прочностных характеристик волокон на 15-20%. Кроме то- го, за счет увеличени  скорости движени  энергоносител , процесс волокнообразовани  интенсифицировалс , что позволило увеличить производительность процесса волокнообразовани . Однако, основной прирост производительности был достигнут за счет того, что с помощью лазерного луча была оплавлена стру  расплава диаметром 3 мм. Применение лазерного устройства диаметром 3 мм позвол ет оплавл ть струю расплава диаметром 3 мм и выше, в то врем  как традиционно выт гивают первичные во- локна диаметром 120-200 мкм.

Результаты приведенных исследований волокнообразовани  с использованием ла- зерной установки ЛНТ-101 приведены в таблице.

Из приведенных в таблице результатов видно, что использу  лазерный луч в процессе волокнообразовани  дл  получени  штапельных волокон, достигнут равномерный подогрев торца расплава струи. Однако , при мощности излучени  4 105 Вт/см2 и давлении сжатого воздуха 2 кг/см2 диаметр образованных волокон превышал зна- чени , определенные стандартом (3-6 мкм). Увеличение же плотности мощности излуче- ни до 10 105 Вт/см2 и давлени  воздуха до 7 кг/см2 не позволило уменьшить диаметр волокон и процент неволокнистых включе- ний. Поэтому, оптимальной плотностью мощности излучени  принимает Р 5 105 - 9- 105 Вт/см2, а давление сжатого воздуха

- 4-6атм.

Получаемые согласно способу штапель- ные волокна могут быть использованы как высокоэффективный тепло- и звукоизол ционный материал. Кроме того, он может быть

использован как наполнитель пластмасс.

Поскольку температура в месте, нагрева материала лазерным лучом может быть повышена вплоть до 10000°С, этим способом можно получать штапельные волокна сверхвысокотемпературных материалов, например , каолиновые волокна и др.

Устройство дл  осуществлени  способа показано на чертеже. Оно включает полый корпус 1 переменного сечени , изогнутый по радиусу, состо щий из конфузора 2. переход щий к торцу в сопло дл  подачи энергоносител  3. К конфузору в его зауженной части примыкает горловина 4, снабженна  воронкой приема струи расплава 5. К горловине примыкает диффузор б, торец которого  вл етс  соплом дл  отвода продуктов раздува 7, Наружна  стенка конфузора снабжена сквозным отверстием, расположенным параллельно оси диффузора и по касательной к выходу отверсти  воронки приема расплава 8,

Работает устройство дл  осуществлени  способа получени  штапельных волокон следующим образом.

Энергоноситель в полость корпуса 1 попадает через сопло дл  подачи энергоноси; тел  3. Поскольку конфузор 2 суживаетс  к горловине 4, скорость энергоносител  резко возрастает к горловине 4.

Так как полость горловины 4 выполнена изогнутой по радиусу, то Области с меньшими радиусом закруглени  испытывают меньшие значени  центробежной силы, вследствие чего энергоноситель создает повышенные давление и скорость на поверхности с большим радиусом закруглени . В результате, в местах расположени  воронки дл  приема струи расплава 5 в горловине создаетс  разрежение. Это позвол ет подаваемой струе расплава свободно:проницать в полость горловины 4, образу  в этом месте луковицу. Через сквозное отверстие 8 на луковицу попадает когерентный луч, посто нно подаваемый. Он оплавл ет наружную поверхность остуженной луковицы и обеспечивает образование штапельных волокон . Они выт гиваютс  потоками энергоносител  в направлении действи  когерентного луча и попадают в диффузор, из которого через сопло дл  отводов продуктов раздува 7 направл ютс  наружу.

Благодар  тому, что полый корпус переменного сечени  изогнут по радиусу на угол р 180° - а, гдеа 15-30° и включает расширенную часть (конфузор), зауженную часть (горловину) и расшир емую часть (диффузор), плавно переход щие одна в другую, поступающий в приемное сопло дл  подачи энергоносител  сжатый воздух огибает закругленную поверхность горловины.

За счет возникающей центробежной силы потоки энергоносител  отбрасываютс  к периферии , что позвол ет расплаву, проход щему через ворон.ку внутрь полости корпуса, образовать луковицу. В горловине полости корпуса за счёт сужени  сечени  прохода скорость энергоносител  резко возрастает, достига  3000-500 м/с, что способствует повышению эффективности во- локнообразовани . Снабжение наружной стенки конфузора сквозным отверстием, через которое подаетс  когерентный луч, падающий на луковицу расплава, вызывает его дополнительный обогрев, в результате чего образуетс  штапельные волокна уменьшенного диаметра, достигающие значени  менее 1 мкм.

Поскольку когерентный луч, направленный на луковицу уходит через диффузор наружу, он обеспечивает обогрев выт гиваемых энергоносителем волокон на сравнительно большом участке, что способствует получению длинноволокнистых штапельных волокон. Учитыва  то, что энерги  когерентного луча посто нно подаваема , то процесс волокнообразовани   вл етс  стабильным (т.е. отсутствует пульсаци ), получаемые волокна отличаютс  малым разбросом по диаметру, что также улучшает качество волокна.

Claims (2)

1. Формула и зобретени   1, Способ получени  штапельных волокон путем приготовлени  расплава, формовани  из расплава струи, раздува ее 5 высокоскоростным энергоносителем, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества волокон, скорость подачи высокоскоростного энергоносител  составл ет 3000-5000 м/с, а на нижний торец струи

   0 расплава перпендикул рно ее оси воздействуют однонаправленным с потоком энергоносител  когерентным лучом мощностью 5- 105- 9- 105 Вт/см2.
2. 2. Устройство дл  получени , штапельных

   5 волокон, включающее полый корпус, сопло дл  подачи энергоносител , воронку приема струи расплава, камеру волокнообразовани , сопло дл  отвода продуктов раздува, о т л и ч а ю щ е ее   тем/что, с целью

   0 улучшени  качества волокон, полый корпус выполнен е виде трубы переменного сечени , состо щий из конфузора. горловины и диффузора и изогнутый в зоне горловины по радиусу на угол ф 180° -а , гдеа 15-30°,

   5 воронка приема расплава расположена в зоне горловины со стороны ее вогнутой части , а наружна  стенка конфузора выполнена с отверстием, расположенным параллельно оси диффузора, и по касатель0 ной к выходу отверсти  воронки приема расплава , и ось его расположена ниже места расположени  отверсти  воронки на величину радиуса сквозного отверсти .