NO128602B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning til fremstilling

av fibre av termoplastisk materiale, særlig glassfibre.

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av fibre av mineralske eller organiske materialer som bringes i en viskøs til-

stand og da spesielt glassfibre.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til

en fremgangsmåte der materialet som skal omdannes til fibre bringes over til utsiden av et rotasjonslegeme som roterer med stor hastig-

het og løsgjøres fra dette av sentrifugalkraft, hvorunder det dannes et stort antall tråder som så trekkes ut i tynne fibre ved hjelp av en stråle av gassholdig fluidum. Med oppfinnelsen tas det sikte på

å komme frem til en fremgangsmåte som sørger for en meget jevn fordeling av det materiale som skal slynges ut i tråder, og dette er

oppnådd ved at minst en samlet sammenhengende stråle av det smelt-

ede materiale rettes mot en del av utsiden av omkretsflaten av det roterende legeme ved avbøyning i tverretningen av en nedad flytende strøm av materiale fra et forråd for akselerering av materialets hastighet og for å omdanne strømmen til en hurtigløpende stråle som overvinner tyngdekraften og treffer omkretsflaten, hvilken stråle gis et på forhånd bestemt tverrsnitt for å regulere materialets fordeling på omkrétsflaten.

På denne måte oppnås en meget vesentlig økning av produk-sjonshastigheten og en god kontroll med glassfordelingen, samtidig

med at det roterende legeme kan ha en betydelig høyde med dermed økt produksjon-pr. produksjonsenhet. -Andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av kravene.

Por at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås vil den i

det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der:

Fig. 1 er et skjematisk oppriss av en anordning,

fig. 2 er et oppriss av en slik anordning med mating av materiale,

fig. 3-6 anslagsformer for materialstrålen på flaten av rotasjonslegemet,

fig. 7-9 viser forskjellige former som er gitt for skovlen for skiven som danner materialstrålen,

fig. 10 er et delvis planriss av en skovl for en skive,

fig. 11 er et oppriss av en anordning for dannelse av materialstråle,

fig. 12 og 13 er respektive lengdesnitt og ved enden av et rør som gir strålens bane,

fig. 14 er et lengdesnitt av en dyse som påvirker strålen,

fig. 15 er et oppriss av anordningen for dannelse av materialstrålen med svingende rør,

fig. 16 er et riss som viser banen for avsetningen dannet på flaten på det roterende legeme, ... ~. •

fig. 17 og 18 er oppriss. av forskjellige anordninger for dannelse av materialstråle,

fig. 19 er et oppriss av en annen anordning for dannelse av materialstråle, ......;_

fig. 20 og 21 er riss respektive i oppriss og planris» åv en anordning med reservoar for dannelse av avsetning av materialet på

flaten på det bevegelige legeme, . :}_~ y" ■■ .••./..'.

fig. 22 er et planriss av en. anordning,som tillater at

det oppnås dannelse av et antall avsetninger av materialet,

fig. 23 er et perspektivriss av en variant av denne anordning, ; , y

fig. 24 er et planriss av en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse, omfattende to dreielegemer som samvirker med hverandre,

fig. 25 er et planriss av en anordning med ringformet krone med sliss for variabel utgang,

fig. 26 er et oppriss av en annen utførelsesform,

fig. 27 er et planriss av en dreven skive i forhold til

denne utførelsesform,

fig. 28 er et vertikalt, delvis snitt av en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse med ringformet brenner, dampdyse og induk-sjonsspole,

fig. 29 er et riss nedenfra i mindre målestokk av denne anordning,

fig. 30 er et vertikalt, delvis snitt av en anordning ifølge oppfinnelsen med mekanisk trekning av trådene,

fig. 31 er et planriss for en utførelsesform med et legeme

som dreier seg uten rotasjon,

fig. 32 er et planriss av en variant,

fig. 33-37 er detaljriss som angår ruheter eller opphengningspunkter for trådene som kommer fra sideflaten på dreielegemet,

fig. 38 viser et vertikalt snitt av en anordning og en modifikasjon ifølge oppfinnelsen og

fig. 39 og 40 viser detaljriss i snitt av den perifere flate.

Fig. 1 viser skjematisk en anordning for utøvelse av frem-gangsmåten ifølge oppfinnelsen. Denne anordning omfatter et dreiende legeme i form av omdreiningslegeme som dreier seg med stor hastighet omkring aksen 2. Periferiflaten 3 på dette legeme omfatter ru punkter 4 eller opphengningspunkter som man kommer tilbake til i det følgende. Anordningen omfatter likeledes en ringformet krone 5 konsentrisk

med aksen 2 og hvorfra det utgår en stråle av fluidum 6 og som har stor hastighet.

Det materiale som skal bli fibre slynges ut som en stråle 7

på flaten 3 og utgjør der en reserve av materiale 8 fra hvilket det og som følge av sentrifugalvirkningen, slynges tråden 9. Disse tråder underkastes innvirkningen av fluidumstrålen 6 som trekker disse og

omformer disse til fibre.

Matningen av materialet kan gjøres som vist på fig. 2, ved. å slynge ut en tråd 10 ved hjelp av én drevet skive 11.

Hastigheten for strålen 7 som slynges over på flaten 3. skal være slik idet det tas hensyn til mengden, at materialet fukter denne flate fullstendig. Videre skal anslagsflaten for strålen på nevnte flate ha en veldefinert profil for at fordelingen av materialet på flaten kan være regulert.

Anslagsformen for strålen på flåten kan f.eks. ha en av formene 12, 12b, 12c og 12d, vist på fig. 3-6. Disse former kan være oppnådd ved hjelp av tilsvarende profiler 13a, 13b, 13c på den drevne

..skives overflate 11 og vist på fig. 7-9.

Fig 10 viser et planriss av en del av en dreven.skive 11

omfattende spor eller trinn 13a med en profil som svarer til slike som er vist på fig. 7. Tråden 10 hvis anslagsflate på skiven er vist ved 8a akslereres ved virkningen av profilen på trinnet eller sporene og periferihastigheten for skiven.

Matningen av det dreiede legeme kan likeledes, som vist på fig. 11, oppnås ved projeksjon av en materialtråd 14 ved hjelp av skovlen på en omdreiningsskive 15 og trådens innstilling kan slynges ved passasje gjennom et rør 16 eller i en blåsedyne.

Som vist på fig. 12 kan man anvende et rør 16 som konver-gerer-divergerer med doble avkjølte vegger ved en sirkulasjon av vann 17. Dette rør kan ved sitt utløp ha en profil 18, slik som vist på fig. 13 og som på flaten av omdreiningslegemet gir et anslag 19 som har en form som er vist på denne figur.

I den variant som er vist på fig. 14 anvendes en blåsedyse 20 som er konsentrisk med den utslyngede tråd og matet med et fluidum slik som luft, damp eller forbrenningsgass.

Denne rør- eller blåseanordning kan være fast og således gi en konstant retning for materialstråle dirigert over på.flaten for dreielegemet. Man kan likeledes gi den en svingebevegelse,som.. sikrer en bes trykning av flaten på dreielegemet. ::< Fig. 15 viser et rør 16 som svinger om en horisontal akse. Fig. 16 viser sporene 21 fra materialstrålen på flaten 3.

Ifølge en variant kan man påtrykke en svingebevegelse på

S fluidums trålen med motor før denne kommer-i-kontakt «red inatgrtaJUT "

tråden som skal fibreres. Fig. 17 viser et eksempel på en slik anordning. En brenner 22 avgir en gasstråle 23 med stor hastighet og som går gjennom et svingende rør 24. Denne stråle møter materialtråden 1*

som da gis en tilsvarende svingebevegelse.

I den utøvelse som er vist på fig. 18 passerer gasstråien

23 tvers gjennom et fast rør 26 og dens avvikelse er oppnådd :ve*d virkningen ved 27-27a ved halsen på røret av et fluidum rettet, per-.... pendikulært på rørets akse, snart i en retning, snart i .en annen retning.

Som vist på fig. 19 rkan matningen av flaten 3 pa det dreiede legeme være sikret ved en vibreringsanordning. I denne anordning faller materialtråden 14 på en vibrerende ambolt 28 avkjølt ved vannsirkulasjon 29, og som slynger den nevnte tråd oveir på flaten 3. Man kan modifisere hastigheten på tråden 7 reflektert av ambolten, samt formen på kontaktsonen for tråden med flaten 3 ved å

regulere frekvens og amplitude på vibrasjonene, samt vinkelen som ambolten danner med tråden 14 når den kommer fra dysen 30.

Fig. 20 og 21 angår en annen matningsanordning for materialet til sideflaten 3 på det roterende legeme. Denne matning oppnås ved i et reservoar 31 å innføre en materialtråd 14 som kommer fra tråddysen 30. Dette reservoar er anbrakt ved siden av flaten 3. Den er oppvarmet av en brenner 32. Flaten 3 passerer foran denne og overtrekkes av materialet ved kontakt. Rotasjonshastigheten for det roterende legeme og temperaturforskjellen mellom flaten 3 og materialet som inneholdes i reservoaret bestemmer tykkelsen fbr det med-revne materiallag.

I alle tilfelle som er omtalt i det foregående er det

bare omtalt tilfelle for lokalisering til en smal sone av materialet som skal oppdeles i fibre. Ved å gå ut fra denne sone hvor det

oppstår eri materialreserve på flaten på det roterende legeme, løs-

gjør materialtrådene seg under innvirkning av sentrifugalkraften.

Den materialmengde som utgjør hver av disse tråder avtar litt etter litt, ettersom man fjerner seg fra matningssonen. Utenfor en viss avstand kan det forekomme avbrytélser av fibreringen ved uttømning av laget. På den annen side kan de tråder som avgis umiddelbart etter matningssonen på grunn av deres masse ha en energi som er større enn energien for den fluidumstråle som skal tjene til deres trekning. Derav kan det følgelig oppstå store ujevnheter i de er-holdte fibres finhet.

For å overvinne disse ulemper kan man ved hjelp av slike midler som er beskrevet i det foregående, slynge på sideflaten på det roterende legeme et antall materialstråler, idet disse stråler for-deler seg jevnt omkring flaten.

En variant som er vist pl fig. 22 består i å føre materialr

tråder 33 til flere punkter på en drevet skive 44, hvorfra de <p>l<y>n<g>& s. og møter avkjølte reflektorer 35 som dirigerer dé slyngede

■:tråder 36. over på flaten 3 på det roterende legeme til punkter med like avstander. Ved denne utførelsesform har den drevne skive og det roterende legeme bestemte akser.

Ifølge den utførelsesform som er vist på fig. 23 faller aksene sammen. Den drevne skive 37 som mottar trådene 38, er fåst. méd det roterende legeme, og de slyngede tråder 39 avbøyes ved >. 'y^r:?: reflektorer 40 anbrakt konsentrisk med den felles akse.

Ifølge en annen anordning opptar man ved hjelp av et annet / rokerende legeme de første tråder som er avgitt av det roterende legeme, på hvilket er dannet en lokalisert avsetning av materialet. En slik anordning er vist på fig. 24. Det første roterende legeme er vist ved 1, idet materialstrålen er vist ved 7. Primartrådene* 9 som . er slynget av sideflaten 3 på dette legeme som ikke kan vare trukket

effektivt av gassen som kommer fra ringdysen 5, opptas av det annet;

sentrifugelegeme 41 som har akse parallell med den førstes. Disse tråder danner på sentrifugallegemet 41 en reserve, og ved å gå.ut fra denne avgis nye tråder 42 og trekkes effektivt av gassen-som kommer ut av den ringformede dyse 43.

For fullstendig å eliminere den virkning som skriver^seg

fra den progressive avtagning av de primære tråder som siynges ut av det roterende legeme, og realisere en trekning som er prop6rs_jc5»ål . med tykkelsen på de primære tråder, hvorved det oppnås en god homo-genitet av fibrene, kan man innvirke på bevegelsesmengden for trekke-fluidet.

For dette formål kan man idet utslyngningshastigheten for fluidet er konstant, la:: mengden avta etter rotasjon av sentrifugallegemet etter avsetningssonen av materialet. Fig. 25 angår en slik anordning og viser ved 44-44a det avtagende snitt for utløpsåpningen.

Den ringformede åpning 5 for utstråling av gass kan være kontinuerlig, idet den utslyngede tråd av materiale kan passere gasstråien rett ut for matningssonen uten å være avbøyet. Man kan likeledes anordne utstrålingsåpningene diskontinuerlig med avbrytelse av gasstråien rett ut for hver matningssone.

Som beskrevet i det foregående kan rotasjonsaksene for

det roterende legeme og den drevne skive være sammenfallende eller

adskilte. -1 det .sis^ som yis^fcæpX-ifigj; 26 27, å anordne rotasjonsaksene for Xég^^^sog;-f or

-skiven hverandre.

På fig. 28 og 29 viser en <:>utfø'^i"sesfoirm''"fj5^^r<:>åriordning ifølge foreliggende oppfinnelse. -Denne.anordning omfÉttérv-ét omdreinings legeme 45 som er 'gitt-lsn^roVerénde bévégé^Sesyed hjelp av sin akse 46. På sideflaten slynges tre materialstråler 48 ved

hjelp av slike anordninger som er beskrevet i det foregående.. - ~-Forbrenningsgasser fremstilt ved hjelp av brérineren 50

sikrer oppvarmning av den ytre flate på det roterende iegeme og holder materialet ved en viskositet som er tilstrekkelig lav til at det kan utslynges som tråder 51 under innvirkning av sentrifugalkraften, idet det på disse tråder utøves en trekkvirkning. Den indre flate på veggen er avkjølt ved hjelp av et fluidum, slik som luft, damp eller vann, ført ved hjelp av en ledning 52 og anordnet i aksen 46 og passerer i et kammer 53, hvorved det er dannet er: vegg ved hjelp av den indre flate av sideveggen på det roterende legeme.

Ved kombinert innvirkning av denne avkjøling og oppvartning som oppstår ved hjelp av forbrenningsgassen som kommer fra brenneren 50.

og likeledes oppvarmning fremkalt ved induksjon ved hjelp av en spole 54 som gjennomløpes av en strøm med høy frekvens, kan man danne

fasthengningspunkter som begunstiger lokaliseringen av avgangen fra tråder 51, slik som man ser bedre i detalj i det følgende.

Ved denne utførelsesform lettes fjernelse av fibre ved

hjelp av en blåseanordning i form av en ring 5.5.

Dannelsen av fibre kan resultere av mekanisk trekning

erholdt utelukkende ved sentrifugalvirkning.

I dette tilfelle økes finhetsgraden for fibrene betraktelig ved (fig. 30)° omkring det roterende legeme å anordne en brenner 56 med "myk" flamme, hvis formål er å holde trådene 51 ved riktig temperatur under deres trekning. En blåsering 57 sikrer bortføring

av fibrene.

Fig. 31 og 32 gir eksempler på utførelser av anordninger ifølge oppfinnelsen med roterende legemer som utgjøres av et kontinuerlig bånd med variabel krumningsradius.

Anordningen på fig. 31 omfatter et kontinuerlig bånd 70.

som går over tre omdreiningslegemer 71 som er identiske og som dreier seg med samme hastighet og i.samme retning. Båndet 70 omfatter ruheter eller fasthektningspunkter slik som de roterende legemer som

er beskrevet i det foregående. Denne anordning omfatter likeledes slisser 72 hvorfra det strømmer en fluidumstråle som har stor hastighet. Det materiale som skal oppdeles i fibre slynges eller avsettes på båndet ved punktene 73, hvor båndet er rettlinjet. Avgivelsen av primærtråder 74 finner sted etter punktene 75 til punktene 76, hvor båndet har den minste krumningsradius, idet materialet således underkastes sentrifugalkraft.

I den variant som er vist på fig. 32 passerer det konti-nuerlige bånd 77 på to roterende legemer 78 som er identiske og dreier seg i samme retning og med samme hastighet. Blåseslissene hvorfra det går ut fluidumstråler med høy hastighet er vist ved 79.

Materialet som skal oppdeles i fibre føres inn ved 80 og

81. Avgivelsen av primærtråder 82 fremkalles ved å gå ut fra punktene 83 hvor krumningsradien inntar en avtagende verdi i rotasjons-retningen for båndet. Man oppnår således en avtagende sentrifugalkraft fra punktene 83 til punktene 84, hvilket tillater en homogeni-sering av størrelsen på primærtrådene.

I denne fremgangsmåte forutsettes at sideflaten på rotasjonslegemet omfatter ruheter eller fasthengningspunkter, og derfra oppstår materialtrådene. Det må imidlertid bemerkes at hvis materialet som danner laget på sideflaten har en viskositet som er tilstrekkelig liten, springer laget av under innvirkning av sentrifugalkraften, idet det dannes et stort antall tråder. Foreliggende oppfinnelse utelukker imidlertid ikke anvendelse av rotasjonslegemer hvis sideflate ikke omfatter slike opphengnings- eller festepunkter. Imidlertid er antallet, fordelingen og størrelsen av trådene som er oppnådd på denne måte vanskeligere å kontrollere.

Det er imidlertid fordelaktig å begunstige dannelsen av tråder ved hjelp av punkter som fremkaller et nøyaktig feste. Avgivelsen av primærtråder ved å gå ut fra disse punkter er som følger: Sentrifugalkraften virker jevnt på alt materiale som be-finner seg i samme avstand fra rotasjonsaksen. Hvis kohesjonskreftene for materiallaget ved alle punkter ligger over denne sentrifugalkraft, vil materialet ikke opphøre å klebe til flaten på rotasjonslegemet. Ved derimot på dette materiallag å anvende en tilstrekkelig nøyaktig overopphetning, vil man ved dette punkt oppnå avgivelse av en tråd.

I det følgende gis eksempler på en realisasjon av disse overopphetningspunkter eller festing av material tråder.

Ifølge en utførelsesmåte anordnes på sideflaten på det roterende legeme ruheter. Disse ruheter kan utgjøres av triangulære punkter 58 (fig. 33), pyramidale punkter, 59 (fig. 34) eller ved hjelp av kammer 60 (fig. 35) på sirkulære ribber.

Det er likeledes mulig å oppnå fasthengningspunkter på en glatt flate ved å danne varme punkter på flaten ved hjelp av disr kontinuiteter i den termiske ledning.

Fig. 36 og 37 angår slike utførelser.

I eksempler på fig. 36 er fordypningene 61 frembrakt ved inntrengning i den ytre flate på sideveggen 62 på det roterende legeme. Dybden på disse fordypninger er mindre enn tykkelsen på veggen, de munner ikke ut i den indre flate 66. Idet denne indre flate har en temperatur som er lavere enn temperaturen for den ytre flate, dannes det, på grunn av forskjell i termisk ledningsevne, varme punkter 67 rett ut for hulrommene. Fra disse varme punkter går materialet ut i form av tråder 68.

I den variant som er vist på fig. 37 er de enkle hulrom 69 anordnet på innsiden av veggen.

På fig. 38 sees ved 85 et roterende legeme i form av et omdreiningslegeme som dreier seg om sin akse. På den ytre periferi-flate 87 på dette roterende legeme slynges, i form av en stråle 86, det materiale som skal oppdeles i fibre. Denne stråle går praktisk talt over hele høyden på flaten 87.

Periferiflaten 87 omfatter åpninger 88 som utgjør fast-hengningspunktene hvorfra materialet slynges til filamenter 89. Det roterende -legeme er lukket ved hjelp av en bunn 90 og en vegg 91, anbrakt koaksialt med flaten 87 og begrenser et kammer 9 2 som.settes under trykk ved hjelp av en gass, slik som luft, som føres inn ved hjelp av en ledning 93 som er konsentrisk med det roterende legemes akse.

Lufttrykket i kammeret 92 kan være slik at luft passerer gjennom åpningene 88 og danner stråler som virker på materialet som er revet med av det roterende legeme og fremkaller avgang for filamenter 89 og bidrar til deres dannelse (fig. 39).

Lufttrykket i kammeret 92 kan likeledes være slik at luft ikke passerer gjennom åpningene 88 (fig. 40). I dette tilfelle vil lufttrykket som virker på materialet ut for åpningene 88 danne utviklingspunkter for filamentene som avgis av det roterende legeme.

Ved den viste utførelsesform oppnås trekning av filamentene til fibre ved hjelp av gass som kommer ut fra den ringformede utstrålingsåpning fra en ring 94 som ligger koaksialt med det roterende legeme. Det er likeledes anordnet en blåsering 95 konsentrisk med det roterende legeme for fjernelse av de produserte fibre.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av fibre av termoplastisk materiale, særlig glassfibre, der smeltet materiale slynges fra omkretsen av et roterende legeme i form av små strømmer som trekkes til fibre av en gasstrøm, karakterisert ved at minst en samlet sammenhengende stråle av det smeltede materiale rettes mot en del av utsiden av omkretsflaten av det roterende legeme ved avbøyning i tverretningen av en nedad flytende strøm av materialet

- fra et forråd for akselerering av materialets hastighet og for å omdanne strømmen til en hurtig løpende stråle.som overvinner tyngdekraften og treffer omkretsflaten, hvilken stråle gis et på forhånd bestemt tverrsnitt for å regulere materialets fordeling på omkretsflaten.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert v e d at materialet rettes mot omkretsflaten på det roterende legeme fra en skive som slynger materialet mot den nevnte flate.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert v e d at materialet når det rettes mot omkretsen av det roterende legeme, deles opp i to eller flere strømmer.

4. Anordning til utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i ett eller flere av de foregående krav, omfattende et roterende legeme med en omkretsflate som er innrettet til ved sin bevegelse å slynge termoplastisk.materiale fra omkretsflaten med sentrifugalkraft etterat materialet er brakt over på.den nevnte flate, karakterisert ved . innretninger for overføring av en stråle av materialet til omkretsflaten, i form av en roterbar skive som mottar en strøm av materialet og er innrettet til ved rotasjon å slynge dette som en stråle mot omkretsflaten.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ve d at skiven har spor, bølger eller trinn ved hjelp av hvilke strålen får en på forhånd bestemt tverrsnittsform.