Способ изготовления волокон из термопластичного материала и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК П аь Т Е Н а У Сотоз СоветскихСоциалистическихРеспублик12043/29-33253"3/29-3322339/29-3330.03.73 02.75)09 02ранция 5) М, Кл б 2. 03 Приорит Государстееииык кемитет СССР) УДК 666,189, ,21 (088,8) ло делам изобрет и еткрытикта опубликования опи ия 26.11,8 Инострднц рсель Левек, Жан А,(Франция(Франция1) Заявите 54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКОН ИЗ ТЕРИОПЛАСТИЧНОГ ИАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ тся к готовле ол ала,энерго- .5 для измкостьстиемного, то во обтью. ай Изобретение относи иэ нию волокон,Известен способ изготовлен кон иэ термопластичного матер включающий раздув его потоком носителя, Известное устройств готовления волокон, включает для материала с выходным отве и генератор для создания осно потока энергоносителя1,Известные способ и устройс ладают низкой производительно Цель изобретения - повышение производительности.Эта цель достигается тем, что в способе изготовления волокон из термопластичного материала, включающем раздув его потоком энергоносителя, в последний вводят, по крайней мере, один дополнительный поток, а матери" ал подают в зону взаимодействия потоков, причем отношение кинетической энергии дополнительного потока к основному равно от 4;1 до 40:1,Кроме того, один дополнительный поток подают перпендикулярно основному, подачу материала в зону взаимодействия потоков осуществляет перед или эа дополнительным потоком в направлении движения основного потока, а дополнительные потоки. подают в основной под постепенно уменьшающимися углами.С целью устранения прилипания волокон к деталям устройства и друг к другу в поток энергоносителя, выходящий из зоны взаимодействия, вводят вспомогательный поток.Устройство, включающее емкость для материала с выходным отверстием, генератор для создания основного потока энергоносителя, содержит, по кр ней мере, один генератор для создания дополнительного потока.При этом площадь поперечного сече" ния выходного отверстия генератора ос" новного потока больше площади поперечйого сечения выходного отверстия генератора дополнительного потока.Составитель С.Орлова едактор П.йакаревицТехред С.Мигунова Корректор А Гриценко 50 Тирам 50 одписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Х, Раушская наб д. 1/53 97301Согласно варианту выполнения устройства оно снабжено пластиной, ограничивающей основной поток, с выходными отверстиями, по крайней мере,, для одной емкости для материала и од 5ного генератора дополнительного пото ка,При этом зазор между выходными отверстиями емкости для материала и генератора дополнительного потока равен 10-2 диаметрам выходного отверстиягенератора и площадь поперечного сечения выходных отверстий генераторадополнительного потока и емкости дляматериала уменьшаются в направлениидвижения основного потока,Кроме того, выходные отверстия ге-нератора дополнительного потока смещены относительно друг другаи выходные отверстия генераторов дополни-тельного потока расположены под по"стоянно уменьшающимися в направлении движения основного потока углами, причем первое выходное отверстиерасположено под прямым углом к выход" 25ному отверстию генератора основногопотока.При еще одном варианте выполненияустройства выходное отверстие емкостидля материала выполнено в виде щели,при этом оно снабжено ограничивающимосновной поток элементом, выполненным из прямой и изогнутой частей ирасположенным с зазором по отношению к пластине, а выходные отверстияемкости для материала и генератора55дополнительного потока расположенынэ разной высоте относительно выходного отверстия генератора основногопотока.Устройство снабжено также, по крайней мере, одним генератором для создания вспомогательного потока, причем расстояние между выходными отверстиями емкости для материала и генератора дополнительного потока равно450,1-15 диаметрам выходного отверстиягенератора основного потока, а расстояние между выходными отверстиямигенератора дополнительного потока иосновного составляет 0,6-6 диаметроввцходного отверстия генератора основного потока.На фиг.схематично изображено,устройство для изготовления волокон ,на фиг, 2 - то же, поперечное сечение; на фиг . 3 - вариант выполненияустройства,по фиг, 2; на фиг, 4 вариант выполнения устройства в раз" 4 4резе с пластиной, охлаждаемой водойна фиг.- вариант выполнения устройства по фиг, 4, на фиг, 6 - вариант выполнения предлагаемого устройства; на фиг, 7 - разрез А-А нафиг. 8, на фиг, 8 - разрез Б-Б нафиг, 7, на фиг, 9 - устройство, видсбоку, на фиг, 1 О - то же, вид сверху 1 на фиг, 11 - предлагаемое устройство с генератором вспомогательного потока; на фиг, 12 - то же;видсверху; на фиг, 13 - узел раздувапо фиг. 11, на фиг, 14 - предлагаемоеустройство с расположенными на расстоянии друг от друга элементами;на фиг, 15 - вариант устройства пофиг. 3 с соотношением размеров размещения элементов; на фиг, 16 - устройство для получения нескольких волокон.Представленное на фиг, 1 устройство для изготовления волокон содержит генератор 1 основного потокагенератор 2 дополнительного потока,емкость 3 для материала с выходнымотверстием 4,Генератор 2 дополнительного потока имеет также выходное отверстие5. Выходные отверстия 4 и 5 размещены в пластине 6, ограничивающейосновной поток. Средство для приемаволокон обозначено цифрой 7,На фиг, 2 и 3 представлено устройство для изготовления волокон снесколькими отверстиями 5 и 4 длядополнительного потока и для материала, расположенными рядом другс другом в пластине 6 и попарно об"разующими узел волокнообразования.Вытягиваемый материал в каждом узле захватывается вторичным потокоми увлекается в основной поток 8, гдевытягивается в волокно в зоне ихвзаимодействия. Отверстия для генераторов дополнительного потока (фиг,2)в пластинах 6 смещены друг относительно друга, Благодаря этому в пластинах 6 можно разместить оптимальное количество узлов волокнообразования, которые не влияют друг надруга,Выходные отверстия 5 генераторадополнительных потоков (фиг. 3) рас-,положены под постоянно уменьшающимися в направлении движения основно"го потока углами, причем первое выходное отверстие. радрложено подпрямым углом к выходному отверстиюгенератора 1 основного потока 8,5 9На Фиг. 4 и 5 представлены примеры выполнения устройства, при которых обеспечивается предотвращениеприлипания волокон к ограничивающейосновной поток пластине 6, Пластина 6 состоит преимущественно из хорошо проводящего тепло материала,например, меди. На пластине 6 распо"ложена труба 9 с охлаждающей жидкостью. Для уменьшения потерь теплак плавильному тигелю 10 прикреплена асбестовая пластина 11, Для предотвращения чрезмерного охлаждениятермопластичного материала вблизивыходного отверстия предусмотренщиток 12 из слюды, Пластина 6 можетбыть расположена под углом от 3 до200 по отношению к основанию 13 камеры 14 основного потока,Представленная на Фиг, 5 Формавыполнения аналогична Фиг, 4 и имеет дополнительный отражатель 15,, расположенный напротив узла волокнообразования по другую сторону основного потока. Отражатель 15 имееттрубы 9 для охлаждающей среды дляпредотвращения приклеивания вытянутых волокон,Согласно Формам выполнения (Фиг,6,7 и 8) выходное отверстие емкости дляматериала выполнено в виде щели 16,простирающейся поперек к основномупотоку 8, Перед щелью 16, находитсякамера 17 с поперечным рядом отвер. стий 18 для вторичных потоков, Плавильная печь 19.охватывает все камеры 17. Иирина щели преимущественно равна диаметру отверстия для вторичного потока. При Форме выполнениясо щелью исключаются неточности вориентировке отверстий для вытягиваемого материала и для дополнительного потока.Для обеспечения зоны взаимодействия между основным и дополнительным потоками необходимо, чтобы кинетическая энергия дополнительногопотока была выше, чем кинетическаяэнергия основного потока, Соотношение кинетической энергии на единицуобъема дополнительного потока к основному должно быть несколько больше единицы, от 4:1 до 40:1, Для по"лучения требуемого для вытягиваниязоны взаимодействия между основными дополнительным потоками можно также изменять скорость дополнительного потока или его угол относительно основного потока, Угол направле 73014 6 ния дополнительного потока к основ" ному может изменяться приблизительно до 45 к вертикали.На Фиг, 9 и 10 показана Формавыполнения, предусматривающая несколько расположенных в три ряда узлов для одновременного получения множества волокон, Приемник 20 имеет каналы 21-23, вдоль каждого из щ которых предусмотрено определенноечисло узлов для получения волокон, Каждый узел имеет плавильный тигель24 для вытягиваемого материала. Каж" дый тигель имеет выходной канал, ко" 15 торый в свою очередь, имеет или рядотдельных отверстий для выхода ма- .териала или щель, Генераторы основного потока обозначены цифрой 25, а .генераторы дополнительного потока - циФрой 26. Основные потоки ориентированы поперек к приемнику 20.Получаемые волокна имеют направление, несколько отклоненное вниз относительно средней плоскости ус-25 тановки, и пропускаются по полой на"правляющей 27, Эти направляющие 27 имеют в основном Форму канала, поперечное сечение которого изменяется от входа к выходу. К выходу наЗ 0 правляющих подсоединен транспортер28 для приема волокна, Эти волокна перед укладкой на транспортер можно пропитывать связующим веществом, которое может распыляться по обеим сторонам с помощью распылителей 29, Генераторы основного и дополнительного потоков имеют камеры внутреннего сгорания, работающие при температуре до 1800 г, Для дополнительных 40потоков температура выбирается в основном 600-11000 в случае, если устройство оборудовано плавильнымтигелем и камерой из нержавеющейстали. Область температур может доходить до 9000 С для устройства, имею.щего тигель и камеру из жаропрочнойстали. Для основного потока предпочитают температуру 1250 и 1650 С, если в качестве вытягиваемого материала берут стекло. Камеры сгорания производят постоянное количество горячего газа со скоростью до 800 м/с, предпочтительно 500-600 м/с для дополнительного потока и 150-400 м/с для основного. потока.Давление дополнительного потока может составлять максимально околоДиаметр отверстиядля материала Сопла Расстояние между двумя отверсти- ями Внутренний диаметртрубы Вторичныйпоток 0,3-3 7 97301М бар, однако, предпочтительно лежитмежду 1 и 2,бар,На фиг, 11, 12 и 13 представленразрез устройства для получения одного волокна. При этом устройстведополнительно предусмотрен генератордля получения вспомогательного потокаэнергоносителя. Плавильная печь снабжена рядом отверстий 30 для вытягиваемого материала. Основной газовый 10поток подается церез трубопровод 31.Дополнительный поток поступает черезотверстие 32, в которое входят подающие дополнительный поток трубы 33,Отверстие 32 направлено поперек к ос новному потоку, просверлено в пластине 3 ограничивающей основной потоки выполненной за одно целое с плавильной печью 35, Пластина 36 расположена по другую сторону от пластины ю3 ч. Эта пластина может изменять своеположение и наклон, Она имеет для охлаждения трубопровод 37 для охлаждающей среды, например, воды,Для устранения прилипания вытягиваемых волокон к элементам устройст. ва в пластине 36 предусмотрен трубопровод 38 для вспомогательного. потокачерез подсоединение 39, В пластине36 выполнен ряд отверстий ч 0 для по- зодачи этого вспомогательного потока ккромке пластины 36. В пространствемежду плавильной печью и пластиной36 предусмотрена плита 1. связаннаяс каркасом 12, Нижний конец плиты 1загнут к стенке плавильной печи 35 собразованием полого пространства, икоторое помещается изолирующий материал ч 3 например, глиноземные волокнаПластина 1 выполнена из нержа веющей стали и обладает определенными пружинящими свойствами, На фиг.12показано воздействие вспомогательного потока, поступающего через щель41 в пластине 36, Этот поток направлен так цто он препятствует прилипанию полуценного в зоне взаимодействия основного и дополнительного потоков волокна к пластине 36, а такжек другим элементам устройства. Представленными на фиг, 1 ч, 15 и16 примерами выполнения устройстваиллюстрируются возможности пространственного размещения элементов устройства друг относительно друга,Как видно на фиг, 1 емкостьдля расплавленного материала имеетсопло 45. Через отверстие для подачи материала ч 6 поступает вьпягиваемый материал Ь текущий вниз подаействием собственной тяжести, Основной поток 7 направляется через сопло8. Посередине между емкостью для вытя"гиваемого материала и основным потоком расположен генератор дополнительного потока подающий через сопло 9 и трубу 50 поток энергоносителя так, что он направлен вниз к тра-,ектории движения материала и на основной поток, На фиг. 15 обозначенырасстояния между основными элементами устройства, Расстояниег междувыходными отверстиями емкости для материала 3 и генератора дополнительного потока 50 равно 0,1-15 диаметров0 выходного отверстия 18 генератораосновного потока, а расстояние Е -6между выходными отверстиями генераторов дополнительного потока и основ-ного составляет 0,6-6 0 диаметров выходного отверстия генератора основного потока,В таблице представлены параметрыпотоков в устройстве для получениянескольких волокон (Фиг, 16),973014 1 ОПродолжение таблицы Внешний диаметртрубы 0,7-5 Расстояние междутрубами 10 Основнойпоток Вертикальное расстояние между кромками или ширина поперечного сечения 10-5020-500 300 Нирина отрезка 20 агз200-800 20-18001300-1800 Формула изобретения Представленные в таблице обозначения показаны на Фиг. 15Далее представляются параметры различных элементов и режимов способа,Скорость, и/с:Дополнительный потокосновной потокДавление, бар:дополнительный лоток 0,5-50основной поток 0,05-0,5Температура, 0 С:дополнительный потокосновной поток И1. Способ изготовления волокон изтермопластичного материала, преимущественно стекла, путем раздува егопотоком энергоносителя о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения производительности, в основной поток энергоносителя вводятпо крайней мере один дополнительныйпоток, а материал подают в зону взаимодействия потоков, причем,отношение кинетической энергии дополнитель"ного потока к основному равнЬ от4:1 до 40:1,2. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что по крайней мере один дополнительный поток подают перпендикулярно основному.3, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что подачу материЯала в зону взаимодействия потоковосуществляют перед или эа дополнительным потоком в направлении дви"жвния основного потока,4. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительные потоки подают в основной под постепенно уменьшающимися углами.5. Способ по пп, 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюустранения прилипания волокон к деталям устройства и друг к другу впоток энергоносителя, выходящйй иззоны взаимодействия, вводят вспомогательный поток.6. Устройство для изготовленияволокон из термопластичного материала включающее емкость для материала с выходным отверстием, генератордля создания основного потока энергоносителя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено по крайней мере одним генератором для соз"дания дополнительного потока.7. Устройство по и. 6 о т л ич а ю щ е е с я тем, что площадьпоперечного сечения выходного отверстия генератора основного потока больше площади поперечного сечения.выходного отверстия генератора доиол"нительного потока.8. Устройство по и, 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено пластиной, ограничивающей основной поток, с выходными отверстиями,ио крайнеи мере, для одной емкостидля материала и одного генератора до"полнительного потока,9; Устройство по пп. 6-8, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что зазормежду выходными отверстиями емкостидпя материала и генератора дополнительного потока равен 1-2 диаметрамвыходного отверстия генератора.,поперечного сечения выходных отверстий генератора дополнительного потока и емкости для материала уменьшаются в направлении движения основного потока.11, Устройство по и. 6, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что выходные отверстия генераторов дополнительного потока смещены относительно одна другого.12, Устройство. по и, 6, о т л ич а ю щ е е с я там, что выходныеотверстия генераторов дополнительного потока расположены под постоянно уменьшающимися в направлении движения основного потока углами, причем первое выходное отверстие расположено под прямым углом к выходному рвотверстию генератора основного потока,13. Устройство по и. б, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выходноеотверстие емкости для материала выполмено в виде щели,14. Устройство по и, 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено ограничивающим основной потокэлементом, выполненным из прямой и ЗОизогнутой частей и расположенным сзазором по отношению к пластине. 1215. Устройство по пп. 6" 14, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что выходные отверстия емкости для материалаи генератора дополнительного потокарасположены на разной высоте относительно выходного отверстия генератора основного потока.16. Устройство по пп, 6-14, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оноснабжено по крайней мере, одним генератором для создания вспомогательного потока.17. Устройство по и. 15, о т л ич а ю щ е е с я тем, что расстояние между выходными отверстиями емкости для материала и генератора дополнительного потока равно 0,1-15диаметрам выходного отверстия генератора основного потока, а расстояние между выходными отверстиями генератора дополнительного потока иосновного составляет 0,6-6 диаметров выходного отверстия генератора основного потокаПриоритет по пунктам;30-03.73 по пп. 1-4,21,02,75 по пп, 5-16,09.02,76 по и: 17Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Франции У 1569756 1кл, С 03 В 37/00, 1969.