JPH0561212B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉱物質材料を溶融材料流の形で繊維
化装置のスピナーホイールの表面上に排出して溶
融材料が１個又は互いに共働する数個のスピナー
ホイールから投出されるようにすることにより鉱
物質繊維を形成する鉱物質溶融材料の繊維化方法
及び装置に関する。

〔従来の技術〕

鉱物質溶融材料を繊維化するために屡々用いら
れる方法によれば、溶融材料は、いわゆる第１ス
ピナーホイールに向つて連続的に流下し、この第
１スピナーホイールから投出されることによつ
て、部分的に繊維化されると共に、他の同様のス
ピナーホイールに向つて投出される。スピナーホ
イールは、多少とも円筒状であるが、高速で回転
するようにした、真円筒状、円錐状又は同様の鋼
製のホイールでもよく、溶融材料は、これらのホ
イールの外周面上に排出される。

繊維化工程が適切に進行している間に、溶融材
料は、スピナーホイールを濡らせ、それから回転
エネルギーを受ける。溶融材料の一部分は、スピ
ナーホイールからすみやかに投出され、おそらく
は別のスピナーホイールによつて補集される。ス
ピナーホイールの周囲速度又は少くともそれに近
い速度に到達した溶融材料の部分は、小さな液滴
の形で少しづつ投出される。これらの投出された
液滴は繊維状にけん伸され、又は引出される。

溶融材料の大部分がスピナーホイールに付着
し、溶融材料のごくわずかな部分が予め投出され
るように、又は、好ましくは、いかなる鉱物質溶
融材料も予め投出されないようにすることは、常
に重要な問題と考えられている。この問題は、
種々研究され、いくつかの解決がこれまでに示さ
れている。これらの解決は、次の２つの原理に基
づいている。

(i) 排出される溶融材料に大きな衝撃エネルギー
を与える。

(ii) スピナーホイールの幅の大部分に亘つて溶融
材料を広げる。

ポウエルの米国特許第2577431号には、これら
２つの原理が示されている。この米国特許に示さ
れた紡糸機は、２つのスピナーホイールを有し、
溶融材料は、第１スピナーホイールに向つて排出
され、第１スピナーホイールからの溶融材料の一
部分は、第２スピナーホイールに向つて投出され
る。この米国特許の第２図には、第２スピナーホ
イールから第１スピナーホイールに溶融材料が投
出されることが示されている。これは、同米国特
許の第４図に一層よく示され、この図には、スピ
ナーホイール間の溶融材料間の伝達があることが
示されている。同米国特許による紡糸機は、溶融
材料流に向つてガスを吹付けるためのノズルを備
えている。溶融材料は、ノズルの作用に依存し
て、溶融材料の液滴のシヤワーの形で第１スピナ
ーホイールに向つて排出される。

ホーソーンほかの米国特許第2398707号は、ス
ピナーホイールが互に多少ともクランプされてい
ることによつて溶融材料がスピナーホイール上に
広げられることを示している。いずれにしても、
スピナーホイール間の距離は非常に短かいため、
このような作用が起こりうる。

ポウエルの英国特許第673561号は、衝撃力を増
大させる思想のみに基づいていると思われる。こ
の場合には、２つの高速回転するホイールが、実
際のスピナーホイールの前方に取付けてあり、こ
れらの高速回転するホイールは、溶融材料のため
の加速手段として作用する。溶融材料が、実際
の、即ち第１スピナーホイールに到達した時に
は、溶融材料は既に高速に到達している。

バツテイゲリのスエーデン公開公報第365188号
に示された装置は、更に複雑である。この公報の
第２図には、垂直軸線を有するスピナーホイール
を側面から溶融材料が供給されることが示されて
いる。この装置の原理は、溶融材料を投出デイス
クによつてスピナーホイールに向つて投出するこ
とにある。投出デイスクの表面に適切な形状を与
えることによつて、或る限度内において、衝突点
においての溶融材料流のどんな断面形状も得られ
る。これは同公報の第３〜６図から明らかとな
る。第１１〜１９図には、振動運動によつてスピ
ナーホイール上に溶融材料流を移動させるための
いろいろの方法が示されており、第２０〜２１図
には、スピナーホイール上に溶融材料を塗布状と
する方法が示されている。

これらの公知の方法をうちで、英国特許第
673561号による方法及びこれと等価の形式の装置
のみが使用されているようである。しかしこの方
法には、２つの基本的な不利益がある。第１に、
この方法によれば、溶融材料流は、小さな部分に
分断されるため、１つの連続した流れとしてスピ
ナーホイールに到達しない。第２に、加速手段に
含まれるスピナーホイールと同様のホイールが繊
維の投出しも行なうことを阻止できない。これら
のホイールは実際のスピナーホイールよりも低速
で回転するため、それから投出される繊維は、他
の繊維よりも実質的に粗くなり、これは別の難点
と考えられている。また、液滴のシヤワーがスピ
ナーホイールに供給されることも、繊維化工程の
撹拌モーメントとなり、不必要な材料の損失を来
たすため望ましくない。

米国特許第2577431号に記載された第１の方法
をモニターすることは非常に難かしく、第１スピ
ナーホイールに溶融材料の液滴の無制御のシヤワ
ーが供給されることによつて、溶融材料の損失を
大きくする。容易に理解されるように、溶融材料
流が急激に少くなると、溶融材料は、ノズルによ
つて、スピナーホイールの縁部の上方に吹飛ばさ
れる。他方では、溶融材料流が急に増大すると前
記と反対の状態になる。この形式の繊維化工程と
同時に通常使用される溶融装置は、可変量の溶融
材料を与えるので、米国特許第2577431号に示さ
れた方法は、実用化できない。

米国特許第2398707号に示されたようにスピナ
ーホイールを密な間隔に配設する構想も適切に機
能しない。この装置によれば、単に真直下方に向
けられた溶融材料の重い噴流が得られるにすぎな
いことが、実験的に確められている。これとは別
に、溶融材料流に含まれる未溶融の粒子によつて
装置が損傷を受けるものと考えられている。鉱物
質材料を立て形炉内において溶融させた際に、未
溶融の、即ち固体の粒子が溶融材料中に屡々含ま
れるようになる。またコークスの小片が溶融材料
と共に炉から取出されることが多く、この場合に
は装置が大きな応力を受ける。

スエーデン公開公報第365188号に示された方法
は、単に机上の産物と見なければならない。当業
者ならば、この公開公報の第２図に示された形式
の板からは、１つの集中された材料流ではなく、
むしろ扇形の材料流が放出されることを理解する
であろう。この材料流は全く役立たない。この公
開公報に基づいた別の形式の装置も実際には作動
しない。

前述した提案に留意して、チエンほかのスエー
デン特許第196871号による提案は多少異なつてい
るようである。このスエーデン特許による装置
は、加速一分配ホイールとして作動するホイール
を有し、このホイールは、その全周の回りから上
方に突出するように延長する稜縁部をその外周面
の中心部に備えている。溶融材料は、この稜縁部
の中心部に衝突し、２つの流れに分断されるの
で、スピナーホイールの衝突面が大きくなる。同
特許の第１図から明らかなように、第１スピナー
ホイールから第２スピナーホイール上に投出され
る溶融材料は、分配ホイールの稜縁部によつて再
び分断されると発明者は考えていたようである。
この装置は特別に良好な作動を示さないことが、
実験により確められている。溶融材料を実際に稜
縁部の中心部に衝突させることは、非常に困難で
あり、溶融材料は、稜縁部に沿つて上昇し、２つ
の別々の流れとして外周面の２つの部分から予定
されたように投出される代りに、稜縁部の上端か
ら１つの流れとして投出される傾向ももつてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、以前から知られている方法及び装置
のこれらの問題及び装置を解決することを目的と
している。より詳細には、本発明は、第１スピナ
ーホイールの全幅に亘つて排出溶融金属材料を分
布させる方法及び装置に向けられている。本発明
は、前述した溶融材料流の分布ないしは広がりを
得るには、溶融液滴の形で第１スピナーホイール
を叩くように、溶融材料流が分断されないことが
非常に重要であることの認識に基づいている。

〔問題点を解決するための手段とその作用および効果〕

本発明によれば、第１スピナーホイールの幅方
向溶融材料流の排出分布を改善するために、到来
する溶融材料流に或る力を適用し、この力は、ス
ピナーホイールの外周面の母線とほぼ直角な平面
内において、該溶融材料流がスピナーホイールと
接触する個所の少し前方において、溶融材料流に
作用させることにより、溶融材料流が小部分に分
断されることなく広げられる。

溶融金属流にガス流を向けることによりこれが
可能となることが示される。特に好ましくは、ス
ピナーホイールの回転方向にみて溶融金属流の後
方側に前記力を作用させる。

より容易に制御可能な溶融金属の別の広げ方法
は、溶融金属流の運動方向を偏向させる偏向部材
を溶融金属が叩くようにすることにある。偏向部
材の好ましい実施態様によれば、偏向された結果
として溶融金属流は偏平になる。偏向部材をスピ
ナーホイールに十分近く配置すると（本発明はそ
のように想定されている）、金属流は、ひと続き
に広げられた形でスピナーホイールを叩く。偏向
部材は、耐熱材料製の１つ又は２つの変曲をもつ
た静止した板でも、おそい速度で回転しているシ
リンダでもよい。偏向部材は、スラグから偏向部
材を連続的に離脱させ常に新しい表面を溶融金属
流に向けるように回転させる。回転速度はそれほ
ど高速としなくともよく、200〜400rpm、好まし
くは100〜200rpmの速度で足りる。偏向部材をこ
れよりも高速で回転させると、偏向部材が繊維を
形成し始め、これは望ましくない。

広げ方法はじよう乱を受けることがあり、この
じよう乱は、溶融金属流の変動によつて起こりう
る。従つて、この変動はさけるべきである。その
他の、より深刻なじよう乱は、溶融金属流を広げ
る前にどれか１つのスピナーホイールから投出さ
れた粒子が溶融材料流を叩いた時に起こりうる。
第１スピナーホイールからの粒子が溶融材料を叩
く場合には特にリスクが高くなる。このじよう乱
が頻繁すぎる場合には、スピナーホイールと偏向
部材との間に保護手段を取付けることによつて、
そのじよう乱をさけるようにする。

第１スピナーホイール以外のスピナーホイール
から投出された粒子については、適切に設計され
て偏向部材自身によつて保護部材を形成する。

溶融金属流は、スピナーホイールの周面に非常
に近い個所において偏向させるべきであり、その
間の距離は50mm、好ましくは30mmを超過すべきで
はない。

偏向部材は、実質的な効果を得るために、溶融
材料流の広がりが少くとも20％となるように設計
する。この広がりは50％としてもよい。溶融材料
流の流量が増大する場合は、溶融材料流を広げる
ことの要望は一層強くなる。

次に本発明を図面に基づいて一層詳細に説明す
る。

〔実施例〕

第１Ａ，１Ｂ図に示した繊維化装置は、矢印２
の方向に回転するスピナーホイール１を含み、溶
融材料のチヤネル３からは、溶融材料のジエツト
流４がスピナーホイール１に向つて流下する。ジ
エツト流４は、溶融材料がスピナーホイール１を
叩く個所の少し手前で、ノズル６からのガス流５
の作用を受ける。ノズル６にはガス配管７からの
ガスが供給される。ガス流５の作用に依存して広
げられた後にスピナーホイール１に衝突する溶融
材料のジエツト流４は、加速され、小液滴の形で
スピナーホイール１から投出され、これらの液滴
は繊維８となるようにけん伸させ、これらの繊維
８は、スピナーホイール１から投出される。

第１Ｂ図には、溶融材料のジエツト流４がチヤ
ネル３から出る個所において広くなつていること
が示されている。しかしジエツト流４はその後間
もなく円形の断面形状になる。ノズル６からのガ
ス流５は溶融材料のジエツト流４を再び広くし、
スピナーホイール１に衝突する個所１０のジエツ
ト流４の幅は、溶融材料のジエツト流４が最初に
広げられる個所の幅よりも大きくなる。

第２図に示した繊維化装置は、２個のスピナー
ホイールを有し、チヤネル１２からの溶融材料の
ジエツト流１２は、矢印１４の方向に回転してい
る第１スピナーホイール１３に向つて流れる。溶
融材料の流路上において、溶融材料のジエツト流
１１が第１スピナーホイール１３に衝突する個所
の前方に、偏向部材１５が取付けられている。偏
向部材１５は、一端をＵ字形に連結した２個の管
体１７，１８を含むキヤリヤ上に取付けられてい
る。管体１７，１８は、水冷され、そのための冷
却水は、管体１８を経て流入し、管体１７を経て
排出される。偏向部材１５は、使用条件の下に耐
性を示す材料からできている。溶融材料のジエツ
ト流１１は、偏向部材１５と接触した時に、広げ
られ、スピナーホイール１３に到達する時のジエ
ツト流１１は、偏向部材１５にぶつかる前のジエ
ツト流１１の直径に比べて実質的に広くなつてい
る。スピナーホイール１３に到達した溶融材料
は、部分的に、このスピナーホイールに付着し、
溶融液滴２０の形で次に繊維の形で、スピナーホ
イール１３の表面を離れる。溶融材料の一部は、
スピナーホイール１３と逆方向に回転する第２ス
ピナーホイール２２に、ひと続きのユニツト２１
として転送される。第２スピナーホイール２２か
らは、液滴が、又は、これらの液滴により形成さ
れた繊維２３が投出される。スピナーホイール２
２を離れる液滴、繊維又は粒子２４が溶融材料の
ジエツト流１１に衝突することが考えられる。回
転シリンダー２５は、粒子２４の流動方向に取付
けてあり、内部から水冷され、おそい周囲速度で
回転する。

第３図には、内部から水冷される偏向板の一実
施例が、断面図により図示されている。偏向板
は、比較的重質の材料からできている上部壁２６
と、内部のスペース２７と、スペース２７を２つ
の隔室に区画する中間壁２８とを備えている。冷
却水は、入口２９を経てスペース２７に導かれ、
上部壁２６と中間壁２８との間の隔室に流入し、
偏向板の下端部に至り、そこで偏向され、中間壁
２８の下方を通つて上向きに流れ、出口３０を経
て排出される。

第５図に示した繊維化装置において、回転シリ
ンダー３１は、チヤネル３３からの溶融材料のジ
エツト流３２のための広げ手段又は偏向部材とし
て用いられる。溶融材料のジエツト流の広げ手段
は、溶融材料流に対する保護部材３４と組合せて
あり、保護部材３４は、第２スピナーホイールの
上方に取付けてあり、この第２スピナーホイール
から投出された粒子から溶融材料流を保護する。
第１スピナーホイールから投出された粒子から溶
融材料のジエツト流３２を保護するための第２保
護部材３５も、第１スピナーホイールの上方に取
付けられている。ジエツト流３２を広げるための
シリンダー３１と保護部材３４，３５とは、図示
しない冷却系によつて内部から好ましくは冷却さ
れる。

なお、溶融材料のジエツト流３２の偏向部材と
して作用するシリンダー３１は、所望の特定の効
果に従つて、いろいろの大きさ及び形状としてよ
く、一例として、円筒形のほかに、その大径端と
小径端とを所望の特定の効果に従つて任意の方向
に指向させた円錐台形とすることができる。

本発明は、前述した実施例のほかにいろいろと
変更して実施でき、前述した特定の構成は、単な
る例示にすぎず、本発明を限定するものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、溶融材料を繊維化するためのスピ
ナーホイールと溶融材料流を広げるための広げ手
段とを備えた繊維化装置を示す垂直断面図、第１
Ｂ図は、第１Ａ図のＡ−Ａ線に沿つた断面図、第
２図は、２個のスピナーホイールと変形実施例に
よる広げ手段とを備えた繊維化装置を示す垂直断
面図、第３図は、偏向部材として形成した本発明
による広げ手段の断面図、第４図は、第３図のＢ
−Ｂ線に沿つた断面図、第５図は、２個のスピナ
ーホイールと別の変形実施例による広げ手段とを
備えた繊維化装置を示す垂直断面図である。 符号の説明、１，１３……第１スピナーホイー
ル、４，１１，３２……溶融材料のジエツト流
（溶融材料流）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉱物質材料を第１スピナーホイール１，１３
   の周面に溶融材料流４，１１，３２の形で排出
   し、１以上の第１及び付加のスピナーホイール
   １，１３の円筒外周面から投げ出させ、第１スピ
   ナーホイール１，１３の幅方向の溶融材料流４，
   １１，３２の排出分布を改善するように、連続流
   下する溶融材料流４，１１，３２に対し力を作用
   させ、該力は溶融材料流４，１１，３２が第１ス
   ピナーホイール１，１３に接触する場所の近傍に
   おいて作用し、溶融材料流４，１１，３２を偏向
   し且つその幅を拡張するようにした、鉱物質繊維
   を成形する鉱物質溶融材料の繊維化方法におい
   て、 前記溶融材料流４，１１，３２の幅の拡張が第
   １スピナーホイール１，１３の幅に沿つて広げら
   れ、前記力は実質的に第１スピナーホイール１，
   １３の外周面の母線とほぼ垂直な平面内におい
   て、好ましくは第１スピナーホイールの回転方向
   にみて溶融材料流の背面側から該溶融材料流４，
   １１，３２に作用され、該溶融材料流はそれが第
   １スピナーホイール１，１３に接触する前では散
   分断されること無しにその周面上に連続流れの状
   態で放出されることを特徴とする鉱物質溶融材料
   の繊維化方法。 ２ 前記溶融材料流１１，３２に作用される前記
   力が静止または低速で回転する偏向部材１５，３
   １により好ましくは第１スピナーホイール１３の
   回転方向にみて溶融材料流の背面側から該溶融材
   料流１１，３２に与えられることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の鉱物質溶融材料の繊維
   化方法。 ３ 前記スピナーホイール１，１３から遠心力に
   より投げ出される繊維または粒子が溶融材料流に
   接触するのを避けるため保護部材３５を該投げ出
   される経路と溶融材料流３２との間に設けること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は２項のい
   ずれか１項記載の鉱物質溶融材料の繊維化方法。 ４ 前記第１スピナーホイール１３を経て他のス
   ピナーホイール２２から遠心力により投げ出され
   る繊維または粒子２３が溶融材料流に接触するの
   を避けるため保護部材２５，３４を該投げ出され
   る経路と溶融材料流１１との間に設けることを特
   徴とする特許請求の範囲第１乃至３項のいずれか
   １項記載の鉱物質溶融材料の繊維化方法。 ５ 前記溶融材料流４，１１，３２に作用する力
   が、第１スピナーホイール１，１３の表面から50
   mm以下好ましくは30mm以下の距離において作用さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１乃至４
   項のいずれか１項記載の鉱物質溶融材料の繊維化
   方法。 ６ 前記溶融材料流４，１１，３２に作用する力
   が、第１スピナーホイール１，１３に接触すると
   ころでは溶融材料流の幅を少なくとも20％好まし
   くは50％拡張するように作用されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１乃至５項のいずれか１項
   記載の鉱物質溶融材料の繊維化方法。 ７ 繊維化に適した鉱物質溶融材料の連続した溶
   融材料流４，１１，３２を排出するためのシユー
   ト３，１２，３３と、該鉱物質溶融材料がその外
   周面に供給され、それを遠心力により放出して鉱
   物質繊維を形成させる、高速で回転している第１
   スピナーホイール１，１３と、 該鉱物質溶融材料が該第１スピナーホイール
   １，１３に接触する近傍において、該鉱物質溶融
   材料の幅を拡張する手段５，６，１５，３１を有
   する鉱物質溶融材料の繊維化装置において、 該鉱物質溶融材料の幅を拡張する手段５，６，
   １５，３１が、該第１スピナーホイール１，１３
   の幅に沿つて該溶融材料流４，１１，３２を偏向
   させその幅を拡張するようにされており、且つ実
   質的に第１スピナーホイール１，１３の周面の母
   線に垂直な面上で溶融材料流が小部分に散分断す
   ることなしに第１スピナーホイール１，１３の表
   面上に連続流れとして与えらるように構成されて
   いることを特徴とする鉱物質溶融材料の繊維化装
   置。 ８ 鉱物質溶融材料流４の幅を拡張する手段が、
   鉱物質溶融材料流４に、または沿つてガスジエツ
   ト５を噴射し、このガスジエツトの力により鉱物
   質溶融材料流４の形状を変える少なくとも１個の
   ノズル６であることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の鉱物質溶融材料の繊維化装置。 ９ 前記ガスジエツト５が第１スピナーホイール
   １の回転方向にみて溶融材料流の背面側から作用
   するようにされたことを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の鉱物質溶融材料の繊維化装置。 １０ 鉱物質溶融材料流１１の幅を拡張する手段
   が、溶融材料流１１が第１スピナーホイール１に
   接触する近傍において、第１スピナーホイール１
   の回転方向にみて溶融材料流４の背面側から溶融
   材料流１１中に導入されるように配設され且つ該
   溶融材料流に対して或る鈍角に配向されている偏
   平な凹面状のガス流れを伴なはない偏向部材１５
   によりなることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項記載の鉱物質溶融材料の繊維化装置。 １１ 前記鉱物質溶融材料流３２の幅を拡張する
   手段が、ほぼ水平な軸線の回りに回転するように
   した円筒状の偏向部材３１であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項記載の鉱物質溶融材料の
   繊維化装置。 １２ 前記偏向部材の回転数が20−400r.p.m.好
   ましくは100−200r.p.m.であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項記載の鉱物質溶融材料の
   繊維化装置。 １３ 前記偏向部材１５，２６−３０，３１がそ
   の内側から冷却されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１０乃至１２項のいずれか１項記載
   の鉱物質溶融材料の繊維化装置。