Способ получения супертонкого волокна из стержней термопластичного материала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик вв992441 (61) Дополнительное к авт. свид-ву-— (22) Заявлено 253881 {21) 3335336/29-33 с присоединением заявки N9— (И) М. Кл.з

С 03 В 37/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53)УДК 666 189.

° 21 (088. 8) Опубликовано 3001.83. Бюллетень Мо 4

Дата опубликования описания 300183 (72) Авторы изобретения

В.Е. Хазанов и В.И. Цыри (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУПЕРТОНКОГО ВОЛОКНА

ИЗ СТЕРЖНЕИ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО КАТЕРИАЛА

Изобретение относится к промышленности стеклянного волокна, .в частности к технологии получения штапельного супертонкого кварцевого волокна.

Известен способ получения волокон методом раздува стекломассы газовыми потоками, включающий создание газовых потоков, движущихся.в различных направлениях и пересекающих друг 10 друга в виде буквы Х, причем соседние края потоков соприкасаются друг с другом и подачу стекломассы производят в зону пересечения потоков газа, где образуются волокна. Способ используют при выработке штапельных волокон диаметром 8-20 мкм (1 j.

При производстве волокон диамет- ром менее 8 мкм производительность резко .снижается и способ становится неэкономичным. Кроме того, известный способ не пригоден для получения супертонких кварцевых волокон диаметром 1-3 мкм из-за низких параметров газовых потоков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения супертонкого волокна из стерж-. ней термопластичного материала, преимущественно кварцевого стекла, путем вытягивания первичных волокон, подачи их под углом в поток раскаленных газов, плавления и расчленения первичных волокон на.супертонкие (2 ).

Однако этот способ характеризуется недостаточной производительностью при получении супертонкого штапельного волокна иэ тугоплавких.стекол, в частности иэ кварцевого стекла. Хо» лодные первичные волокна под прямым углом подают в поток раскаленного газа, где они разогреваются, размягчаются, изменяют направление движения, утоняются и расчленяются на супертонкие волокна. Скорость подачи первичных волокон в поток раскаленного газа, от которой зависит производительность процесса, ограничена, так как нагрев, размягчение, плавле" ние и утонение производят,в одном потоке небольшой высоты. Попытки увеличения производительности путем увеличения скорости подачи первичных волокон в поток раскаленных газов приводят к резкому увеличению глубины погружения в газовый поток, и волокна, не достигнув размягчения, выходят из зоны воздействия высокой температуры. Увеличение высоты газового потока делает способ неэконо992441 мичным. Кроме того, не обеспечивается получение качественного супертонкого волокна вследствие образования в процесса формования большого количества неволокнистых включений и разброса вОлокон по диаметру. 5

Энергоноситель, имеющий высокие температуру и скорость, встречается с первичными волокнами под углом

90 . При этом возникает ударная волна и резко меняются параметры. 10 энергоносителя - скорость потока снижается. В зонах резкого падения скорости газового потока, создаются благоприятные условия для образования неволокнистых включений, а из-за 15 неравномерности поля скоростей газового потока возрастает дисперсия диаметра волокон. цель изобретения — повышение производительности способа и улучшение качества волокна.

Поставленная цель достигается тем, что при способе получения супертонкого волокна из. стержней термопластичного материала, преимущественно кварцевого стекла, путем вытягивания первичных волокон, подачи их под углом в поток раскаленных газов, плавления и расчленения первичных волокон на супертонкие, поток рас.каленых газов подают двумя плоскими встречными струями с образованием угла 4-30 и разрежения между ними

70-120 мм рт.ст., первичные волокна подают под углом 75-88О к одной иэ плоских газовых струй и нагревают в ней до вязкости 10 П, придают волокнам колебательное движение в объеме межцу струями, где производят плавление и уплотнение, а расчленение первичных волокон на супертон- 40 кие осуществляют в зоне слияния струй.

На фиг. 1 представлена схема способа получения супертонкого волокна из стержней термопластичного мате- 45 риала.

Способ осуществляют следующим образом.

Первичные волокна 1 под острым углом 75-88 направляют к плоской скоростной газовой струе 2., в которой их предварительно нагревают до вязкости 10 П, затем первичным волокнам придают колебательные движения в объеме 3 с пониженным атмосферным давлением, образованным рабочей плоскостью горелки и двумя встречными плоскими скоростными газовыми струями 2 и 4, путем перемещения от поверхности одной струи 4 к поверх- 60 ности другой газовой струи 2 в пределах двугранного угла 4-30О.

Диапазон изменения величины двугуанного угла объясняется тем, что при уменьшении угла скрещивания га,зовых струй (менее 4 ) происходит их слияние практически на всей длине факела и они представляют собой единую струю газов (недостатки известного способа ). При увеличении угла скрещивания плоских струй (более 30 )в объеме 3 падает разрежение и не обеспечиваются .условия, при которых первичным волокнам придают колебательные движения от поверхности одной плоской скоростной газовой струи к поверхности другой.

Разрежение в объеме 3 создается благодаря высокой скорости истечения газовых струй 2 и 4 и в соответствии с,законом Бернулли составляет 70120 мм рт.ст; В объеме 3 первичные волокна вначале перемещают в зону наибольшего разрежения, которая находится на поверхности газовых струй, волокна присасываются к поверхности одной иэ струй (например 4) и перемещаются в ее осевом направлении, при этом первичные волокна плавятся и утоняются (растягиваются ). По мере погружения первичных волокон в газовую струю на них воздействуют выталкивающие силы газовой струи и первичные волокна перемещают в направлении газовой струи 2. Первичные волокна присасываются к поверхности струи 2, где происходит их дальнейшее плавление и утонение. В зоне слияния плоских скоростных газовых струй происходит расчленение первичных волокон на супертонкие волокна

5, которые перемещаются далее в направлении, не совпадающем с начальным направлением газовых струй.

Пример . 1. Первичные волокна под острым углом 88О направляют к плоской скоростной газовой струе

2, в которой их нагревают до вязкости 10 П. Затем первичным волокнам придают колебательные движения в объеме 3 с пониженным атмосферным давлением, образованным рабочей плоскостью горелки и двумя встречными плоскими скоростными газовыми струями 2 и 4, путем перемещения от поверхности одной газовой струи 4 к поверхности другой газовой струи 2 в пределах двухгранного Угла 4

Разрежение в объеме 3 создается благодаря высокой скорости истечения газовых струй 2 и 4 и в соответствии с законом Бернулли составляет

70 мм рт.ст. В объеме 3 первичные волокна вначале перемещают в зону наибольшего разрежения, которая находится на поверхности газовых струй, волокна присасываются к поверхности одной из струй (например 4 ) и перемещаются в его осевом направлении, при этом первичные волокна плавятся и утоняются. (растягиваются ) . По мере погружения первичных волокон

992441 в газовую струю на них воздействуют выталкивающие силы газовой струи и первичные волокна перемещают в направлении струи 2, где происходит их дальнейшее плавление и утонение.

В зоне слияния плоских скоростных газовых струй происходит расчленение первичных волокон на супертонкие волокна 5, которые перемещаются далев в направлении, не совпадающем с начальным направлением газовых струй °

Способ получения супертонкого волокна при использовании указанных значений параметров позволяет повысить производительность процесса в

3 раза благодаря подогреву первичных волокон и снижению времени формованиясупертонких волокон, а также получать волокно хорошего качества благодаря исключению содержания .в супертонком волокне грубоволокнистых и неволокнистых включений °

Увеличение угла (> 88 ) ввода волокон к плоскому скоростному газовому потоку до 90 уменьшает продолжительность нагрева первичных волокон приводит к повышению им вязкости (> 10 П ) и резкому возрастанию обрывности, что снижает производительность процесса. Дальнейшее увеличение угла ввода первичных волокон более 90. приводит к тому, что волокна перемещаются навстречу газовому потоку и процесс формования прекращается.

С уменьшением двухгранного угла ((4О)скрещивания газовых струй 2 и 4 уменьшается замкнутый объем 3, растет разрежение в нем((70 ммрт. ст.) первичным волокнам невозможно придать колебательные .движения, они попадают в высокоскоростной газовый поток, где наступает их расчленение без предварительного утонения, что приводит к возрастанию обрывности, что снижает производительность процесса, и ухудшению качества волокна.

Пример 2. Первичные волокна 1 под острым углом 81 направляют.к плоской скоростной газовой струе 2, в которой их нагревают до вязкости 10 П, затем в объеме 3, аналогично опйсанному в примере 1, волокнам придают колебательные движения в пределах двухгранного угла

17О, в котором разрежение составляет 95 мм рт.ст., где первичные волокна подвергают плавлению и утонению, а расчленение первичных волокон на супертонкие производят в зоне слияния газовых струй.

Способ получения супертонкого кварцевого волокна при использовании средних значений параметров является оптимальным, позволяет повыситьпроизводительность процесса в 5 раз с получением волокна хорошего качества.

Пример 3. Первичные волокна 1 под острым углом 75 направляют к плоской скоростной ràýîâoé струе 2, в которой их нагревают до вязкости

10Ь П, затем в объеме 3, аналогично описанному в примерах 1 и 2, волокнам придают колебательные движения в пределах двухгранного угла 30О, в котором разрежение составляет

120 мм рт.ст., где первичные волокна

10 подвергают плавлению и утонению, 60

Формула изобретения

Способ получения супертонкого волокна из стержней термопластичного материала, преимущественно кварце65-вого стекла, путем вытягивания пер-а расчленение первичных волокон на супертонкие производят в зоне слияния газовых струй.

Способ получения супертонкого кварцевого волокна при использовании указанных граничных значений параметров позволяет повысить производи20 тельность процесса в 3 раза с получением волокна хорошего качества.

С уменьшением угла ((75 ) ввода волокон к плоской скоростной газовой струе увеличивается продолжитель25 ность предварительного нагрева первичных волокон и снижается их вязкость ((10 П ), что приводит в дальЬ нейшем к необратимому вязкому течению волокон и разделению их на ко30 роткие отрезки при совершении колебательных движений. Увеличение угла встречи газовых струй 2 и 4 (более

ЗОО) приводит к увеличению замкнуто го объема 3 и соответственно

35 уменьшению величины разрежения () 120 мм рт.ст.), на поверхности газовых потоков снижается сила присасывания волокон к поверхности струй, они попадают на участки с меньшей

40 температурой и более низкой скоростью газовой струи. Большая амплитуда перемещения первичных волокон.в объеме 3 способствует возрастанию ,обрывности первичных волокон в объе45 IMe встречных стРУй. В связи с этим снижается производительность процесса и ухудшается качество супертонкого волокна.

Способ получения супертонкого волокна позволяет повысить проиэво50-дительность процесса в 3-5 раэ благодаря подогреву первичных волокон и снижению времени формования супертонких волокон, а также улучшает качество супертонкого волокна благодаря исключению содержания в супертонком волокне грубоволокнистых и неволокнистых включений.

992441

Составитель Н. Ильиных

Редактор A. Огар Техред И.Нады

КорректорЕ. Рошко

Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 357/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вичных волокон, подачи их под углом в поток раскаленных газов, плавления и расчленения первичных волокон на супертонкие, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества волокна, поток раскаленных газов подают двумя плоскими встречными струями с образованием угла

4-30а и разрежения между ними

70-120 мм рт.ст °, первичные волокна подают под углом 75-88 к одной иэ плоских газовый струй и нагревают

8 в ней до вязкости 10 П, придают . волокнам колебательное движение в объеме межцу струями, где производят плавление и утонение, а расчленение первичных волокон на супертонкие осуществляют в зоне слияния струй.

ИстОчники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ю 2810157, кл. 65-7, опублик. 1957. 0 . 2. Школьников Я.А. Стеклянное штапельное волокно. М., "Химия", 1969, с. 148.