Способ изготовления волокон из термопластичного материала и устройство для его осуществления

 

О П И С А Н И Е 9?3014

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Сотоз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (6l ) ДополнитеЛьный к патенту

2012043/29-33 (22) Заявлено 20,02,76 (21) 2325343/29 33

17.о2,76 2322339/29-33 (23) Приоритет - (32) 30.03.73

21.02.75,09.02.7 (31) 7311 525; (63) Франция

7505512; 7603416

Опубликовано 07,11,82.Бкзллетень № 41 (51) М. Кл. с о3 в 37/06

Госудерстеенный квинтет

СССР ло делам изобретений и еткрытий (63) УДК 666,189.,21 (088.8) Дата опубликования описания 26.11.82

Иностранцы

Марсель Левек, Жан А. Баттижелли и Домие1ик Планта (Франция) с э с; j, l, 1 и П с, 1

: ". . 1 й1; .",,: - (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Сэн-Гобен Эндюстри" (Франция ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКОН ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО

ИАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к изготовлению волокон, Известен способ изготовления волокон иэ термопластичного материала, включающий раздув его потоком энерго- .5 носителя. Известное устройство для из готовления волокон, включает емкость для материала с выходным отверстием и генератор для создания основного потока энергоносителя (1 1, .1О

Известные способ и устройство обладают низкой производительностью, Цель изобретения - повышение. производительности. . 15

Эта цель достигается тем, что в

cnocohe 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 перпендик лярно основному, подачу материала в зону взаимодействия потоков осуществляют перед или эа дополнительным потоком в направлении движения основного потока, а дополнительные потоки. подают в основной под постепенно уменьшающимиcR 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 пбтока энергоносителя, содержит, по крайней иере, 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.

3 97301

Согласно варианту выполнения устройства оно снабжено пластиной, ограничивающей основной поток, с выходными отверстиями, по крайней мере,, для одной емкости для материала и од5 ного генератора дополнительного пото ка.

При этом зазор между выходными отверстиями емкости для материала и генератора дополнительного потока равен 10 !

-2 диаметрам выходного отверстия генератора и площадь поперечного сечения выходных отверстий генератора дополнительного потока и емкости для материала уменьшаются в направлении движения основного потока, Кроме того, выходные отверстия ге- нератора дополнительного потока смещены относительно друг друга„и выходные отверстия генераторов дополни- > тельного потока расположены под по" стоянно уменьщающимися в направлении движения основного потока углами, причем первое выходное отверстие расположено под прямым углом к выход- 5 ному отверстию генератора основного потока.

При еще одном варианте выполнения устройства выходное отверстие емкости для материала выполнено в виде щели, при этом оно снабжено ограничивающим основной поток элементом, выполненным из прямой и изогнутой частей и у расположенным с зазором по отношению к пластине, а выходные отверстия емкости для материала и генератора

35 дополнительного потока расположены на разной высоте относительно выходного отверстия генератора основного потока.

Устройство снабжено также, по крайней мере, одним генератором для создания вспомогательного потока, причем расстояние между выходными отверстиями емкости для материала и генератора дополнительного потока равно

0,1-15 диаметрам выходного отверстия генератора основного потока, а расстояние между выходными отверстиями генератора дополнительного потока и основного составляет 0,6-6 диаметров 50 выходного отверстия генератора основного потока.

На фиг. схематично изображено, устройство для изготовления волокон, на фиг, 2 - то же, поперечное сечение; на фиг . 3 - вариант выполнения устройства,по r, 2; на фиг. 4вариант выполнения устройства в раз4 4 резе с пластиной, охлаждаемой водой на фиг. 5 - вариант выполнения устройства по фиг, 4, на фиг. 6 - вариант выполнения предлагаемого устройства; на фиг, 7 - разрез А-А на фиг. 8, на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7, на фиг, 9 - устройство, вид сбоку, на фиг, 1О - то же, вид сверху; на фиг, 11 - предлагаемое устройство с генератором вспомогательного потока; на фиг. 12 - то же,вид сверху; на фиг, 13 - узел раздува по фиг. 11; на фиг, 14 — предлагаемое устройство с расположенными на расстоянии друг от друга элементами; на фиг. 15 - вариант устройства по фиг. 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 потока генератор 2 дополнительного потока, емкость 3 для материала с выходным отверстием 4, Генератор 2 дополнительного потока имеет также выходное отверстие

5. Выходные отверстия 4 и 5 размещены в пластине 6, ограничивающей основной поток. Средство для приема волокон обозначено цифрой 7.

На фиг, 2 и 3 представлено устройство для изготовления волокон с несколькими отверстиями 5 и 4 для дополнительного потока и для материала, расположенными рядом друг с другом в пластине 6 и попарно образующими узел волокнообразования.

Вытягиваемый материал в каждом узле захватывается вторичным потоком и увлекается в основной поток 8, где вытягивается в волокно в зоне их взаимодействия. Отверстия для генераторов дополнительного потока (фиг.?) в пластинах 6 смещены друг относительно друга. Благодаря этому в пластинах 6 можно разместить оптимальное количество узлов волокнообразования, которые не влияют друг на друга.

Выходные отверстия 5 генератора дополнительных потоков (фиг. 3) рас-. положены под постоянно уменьшающимися в направлении движения основного потока углами, причем первое выходное отверстие. ра дрложено под прямым углом к выходному отверстию

- генератора 1 основного потока 8, iS

5 9

На фиг. 4 и 5 представлены примеры выполнения устройства, при которых обеспечивается предотвращение прилипания волокон к ограничивающей основной 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 тепла к плавильному тигелю 10 прикреплена асбестовая пластина 11, Для предотвращения черезмерного охлаждения термопластичного материала вблизи выходного отверстия предусмотрен щиток 12 из слюды, Пластина б может быть расположена под углом от 3 до

200 по отношению к основанию 13 камеры 14 основного потока.

Представленная на фиг. 5 форма выполнения аналогична фиг, 4 и имеет дополнительный отражатель 15,, расположенный напротив узла волокнообразования по другую сторону основного потока. Отражатель 15 имеет трубы 9 для охлаждающей среды для предотвращения приклеивания вытянутых волокон °

Согласно формам выполнения (фиг,б, 7 и R) выходное отверстие емкости для материала выполнено в виде щели 16, простирающейся поперек к основному потоку 8, Перед щелью 16, находится камера 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 выполнения со щелью исключаются неточности в ориентировке отверстий для вытягиваемого материала и для дополнительного потока.

Для обеспечения зоны взаимодействия между основным и дополнительным потоками необходимо, чтобы кинетическая энергия дополнительного потока была выше, чем кинетическая энергия основного потока, Соотношение кинетической энергии на единицу объема дополнительного потока к основному должно быть несколько больше единицы, от 4:1 до 40:1, Для получения требуемого для вытягивания зоны взаимодействия между основным и дополнительным потоками можно также изменять скорость дополнительного потока или его угол относительно основного потока, Угол направле73014 d ния дополнительного потока к основ" ному может изменяться приблизительно до 45О к вертикали.

На фиг, 9 и 10 показана форма выполнения, предусматривающая несколько расположенных в три ряда узлов для одновременного получения множества волокон. Приемник 20 имеет каналы 21-23, вдоль каждого из щ которых предусмотрено определенное число узлов для получения волокон. . Каждый узел имеет плавильный тигель

24 для вытягиваемого материала. Каждый тигель имеет выходной канал, ко" торый в свою очередь, имеет или ряд отдельных 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 уср5 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 наЗО правляющих подсоединен транспортер

28 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 С. Для дополнительных

40 потоков температура выбирается в основном 600-! 100ОС в случае, если устройство оборудовано плавильным тигелем и камерой из нержавеющей стали. Область температур может доходить до 1900ОC для устройства, имеющего тигель и камеру из жаропрочной стали. 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 дополн итель ного потока может составлять максимально около

Диаметр отверстия для материала

Сопла

Расстояние между двумя отверстиями

Внутренний диаметр трубы

Вторичный поток

0,3-3

7 97301

4 бар, однако, предпочтительно лежит между 1 и 2, 4 бар.

На фиг, t 1, 12 и 13 представлен разрез устройства для получения одного волокна. При этом устройстве 5 дополнительно предусмотрен генератор для получения вспомогательного потока энергоносителя, Плавильная печь снабжена рядом отверстий 30 для вытягиваемого материала. Основной газовый поток подается через трубопровод 3l.

Дополнительный поток поступает через отверстие 32, в которое входят подающие дополнительный поток трубы 33.

Отверстие 32 направлено поперек к ос-l5 новному потоку, просверлено в пластине 34, ограничивающей основной поток и выполненной за одно целое с плавильной печью 35, Пластина 36 расположена по другую сторону от пластины ю

34, Эта пластина может изменять свое положение и наклон. Она имеет для охлаждения трубопровод 37 для охлаждающей среды, например, воды.

Для устранения прилипания вытяги- 25 ваемых волокон к элементам устройст. ва в пластине 36 предусмотрен трубопровод 38 для вспомогательного. потока через подсоединение 39, В пластине

36 выполнен ряд отверстий 40 для по- зо

° дачи этого вспомогательного потока к кромке пластины 36. В пространстве между плавильной печью и пластиной

36 предусмотрена плита 41., связанная с каркасом 42. Нижний конец плиты 41 >> загнут к стенке плавильной печи 35 с образованием полого пространства, и которое помещается изолирующий материал 43, например, глиноземные волокна. Пластина 41 выполнена из нержа-1 веющей стали и обладает определенными пружинящими свойствами. На фиг.12 показано воздействие вспомогательного потока, поступающего через щель

44 в пластине 36, Этот поток направлен так, что он препятствует прилипанию полученного в зоне взаимодей» ствия основного и дополнительного потоков волокна к пластине 36, а также

P к другим элементам устройства.

Представленными на фиг. 14, 15 и

16 примерами выполнения устройства иллюстрируются возможности пространственного размещения элементов устройства друг относительно друга.

Как видно на фиг. l4, емкость дня расплавленного материала имеет сопло 45. Через отверстие для подачи материала 46 поступает вьпягиaaемый материал 5, текущий вниз под действием собственной тяжести, Основной по — îê 47 направляется через сопло

48. Посередине между емкостью для вытя"гиваемого материала и основным потоком расположен генератор дополни* тельного потока„ подающий через сопло 4g и трубу 50 поток энергоносителя так, что он направлен вниз к тра-. ектории движения материала и на основной поток, На фиг. 15 обозначены расстояния между основными элементами устройства, Расстояние 7 yF между выходными отверстиями емкости для материала 3 и генератора дополнительного потока 50 равно 0,1-15 диаметров

0 выходного отверстия 48 генератора основного потока, а расстояние Z>g между выходными отверстиями генераторов дополнительного потока и основ- ного составляет 0,6-6 0 диаметров выходного отверстия генератора основного потока, В таблице представлены параметры потоков в устройстве для получения нескольких волокон (фиг, 16), 973014

Продолжение таблицы

Внешний диаметр трубы

0,7-5

Расстояние между трубами

Основной поток

Вертикальное расстояние между кромками или ширина поперечного сечения

10-50

20-500

300

Нирина отрезка

200-900 is

200-800

20-1800

1300-1800

Формула изобретения

Представленные в таблице обозначения показаны на Фиг. 15.

Далее представляются параметры различных элементов и режимов способа, Скорость, м/с:

Дополнительный поток основной поток

Давление, 6ap: дополнительный поток 0,5-50 основной поток 0,05-0,5

Температура, ОС: дополнительный поток основной поток

И

1. Способ изготовления волокон из термопластичного материала, преимущественно стекла, путем раздува его потоком энергоносителя 0 т л и Е ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, в основной поток энергоносителя вводят по крайней иере один дополнительный поток, а материал подают в зону взаимодействия потоков, причем,отношение кинетической энергии дополнительного потока к основному равнЬ от

4:1 до 40:1.

2. Способ по и, 1, о т л и ч аю шийся тем, что по крайней мере один дополнительный поток пода ют перпендикулярно основному.

3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что подачу материss ала в зону взаимодействия потоков осуществляют перед или за дополнительным потоком в направлении дви" жвния основного потока, 4, Способпоп. 1, отличаю шийся тем, что дополнительные потоки подают в основной под постепенно уменьшающимися углами.

5. Способ по пп. 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью устранения прилипания волокон к деталям устройства и друг к другу в поток энергоносителя, выходящйй из зоны взаимодействия, вводят вспомогательный поток.

6. Устройство для изготовления волокон из термопластичного материала включающее емкость для материала с выходным отверстием, генератор для создания основного потока энергоносителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено Ilo крайней мере одним генератором для создания дополнительного потока.

7. Устройство по и. 6> о т л ич а ю щ е е с я тем, что площадь поперечного сечения выходного отверстия генератора основного потока больше площади поперечного сечения.выходного отверстия генератора допол" 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, по крайнеи мере, для одной емкости для 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 зазор между выходными отверстиями емкости дпя материала и генератора дополнительного потока равен 1-2 диаметрам выходного отверстия генератора.

11 97301

10, Устройство по пп. 6-9, о тл и ч а ю щ е е.с я тем, что площадь ,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 дополни- 10 тельного потока смещены относительно одна другого, 12. Устройство. по и. б, о т л ич а ю щ е е с я там, что выходные отверстия генераторов дополнитель- 1S ного потока расположены под постоянно уменьшающимися в направлении движения основного потока углами, причем первое выходное отверстие расположено под прямым углом к выходному рв отверстию генератора основного потока.

13. Устройство по и. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что выходное отверстие емкости для материала выпол- 25 нено а виде щели, 14. Устройство по и. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено ограничивающим основной поток элементом, выполненным из прямой и Зв изогнутой частей и расположенным с зазором по отношению к пластине.

4 12

15. Устройство по пп. 6" 14, о тли чающееся тем, чтовыходные отверстия емкости для материала и генератора дополнительного потока расположены 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 оно снабжено 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 0,1-15 диаметрам выходного отверстия геI нератора основного потока, а расстояние между выходными отверстиями генератора дополнительного потока и основного составляет 0,6-6 диаметров выходного отверстия генератора основного потока °

Приоритет по пунктам:

30 03.73 по пп. 1-4, 21.02.75 по пп, 5-16, 09.02,76 по и: 17„

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 1569756, кл. С 03 8 37/00, 1969.

973014 д7Р. fE

9 50 Тирам 50 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Иосква, Х-35, Раушская наб,, д. 4/5 аказ тент, г, жгород, ул. роектная, лиал

Составитель С.Орлова

Редактор П.йакаревич Техред С. Мигунова Корректор A. риМнко