KR100349092B1 - Method and apparatus for manufacturing fiber of metal or rock - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속으로 회전하는 수평 디스크에 금속 또는 광물질의 액체를 떨어뜨려 원심력에 의해 굵기를 얇게 제조할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method capable of producing a thin thickness by centrifugal force by dropping a liquid of metal or mineral onto a horizontal disk rotating at high speed.
본 발명의 섬유 제조 장치는 수평으로 회전하는 디스크(2) 및 상기 디스크에 용융된 금속 또는 광물질(8)을 낙하시키는 유도관(6)으로 구성된다.The fiber manufacturing apparatus of the present invention is composed of a disk 2 rotating horizontally and an induction pipe 6 for dropping the molten metal or mineral 8 on the disk.
디스크(2)는 수평으로 고속으로 회전하는 원반으로 외주면에는 외부로 갈수록 높아지는 경사면(4)이 형성되고, 용융된 금속 또는 광물질(8)은 유도관(6)을 통해 상기 경사면(4)에 낙하된다. 경사면(4)에 낙하된 용융된 금속 또는 광물질(8)은 디스크(2)와의 마찰력에 의해 디스크(2)의 회전방향으로 분출되며, 원심력에 의해 수평방향으로 외부로 퍼져나가려는 힘을 받게 된다. 용융된 금속 또는 광물질(8)이 경사면에 낙하되고 원심력에 의해 디스크의 경사면(4)에 얇게 눌려짐으로써 기존의 방식보다 훨씬 미세한 섬유를 생산할 수 있다.The disk 2 is a disk rotating horizontally and at high speed, and an inclined surface 4 is formed on the outer circumferential surface of the disk 2 and the molten metal or mineral 8 falls on the inclined surface 4 through the induction pipe 6. do. The molten metal or mineral 8 dropped on the inclined surface 4 is ejected in the rotational direction of the disk 2 by the frictional force with the disk 2, and receives the force to spread out in the horizontal direction by the centrifugal force. . The molten metal or mineral 8 falls on the inclined surface and is pressed thinly on the inclined surface 4 of the disk by centrifugal force to produce a much finer fiber than the conventional method.
본 발명의 섬유 제조 장치는 용융된 금속 또는 광물질과 디스크의 접촉면적이 작으며, 원심력에 의해 용융된 금속 또는 광물질이 경사면에 압착되므로 종래의 섬유 제조 장치보다 훨씬 미세한 섬유를 생산할 수 있다. 또한, 디스크의 경사면을 2중으로 형성하거나 2개 이상의 디스크를 중복하여 사용함으로써 3㎛ 정도의 극세선 섬유의 생산이 가능하다.The fiber manufacturing apparatus of the present invention has a small contact area between the molten metal or the mineral and the disk, and the molten metal or the mineral is pressed onto the inclined surface by centrifugal force, thereby producing a much finer fiber than the conventional fiber manufacturing apparatus. In addition, by forming the inclined surface of the disk in double or using two or more disks in duplicate, it is possible to produce a fine wire fiber of about 3㎛.
Description
본 발명은 원심력을 이용하여 금속 또는 광물질을 극세선 섬유로 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 고속으로 회전하는 수평 디스크에 금속 또는 광물질의 액체를 떨어뜨려 원심력에 의해 굵기를 얇게 제조할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for producing metal or mineral into ultrafine fibers using centrifugal force. More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method capable of producing a thin thickness by centrifugal force by dropping a liquid of metal or mineral onto a horizontal disk rotating at high speed.
도1은 종래의 금속 또는 광물질 섬유를 제조하는 방법에 대한 개념도이다. 종래에는 금속 또는 광물질을 용융하여 일정한 용기에 수용한 뒤 용융된 금속 또는 광물질(16)의 위로 고속으로 회전하는 디스크(14)를 접촉시켜 디스크(14)와 접촉하는 용융 금속 또는 광물질(16)이 디스크와의 접촉면에서 마찰력에 의해 디스크(14)의 회전방향으로 섬유가 뽑아져 나오도록 하는 방법을 사용하였다. 또는 도2와 같이 수직으로 회전하는 얇은 판상의 디스크(18)의 위쪽에서 용융된 금속 또는 광물질(20)을 낙하시켜 디스크의 회전 방향으로 섬유가 뽑혀 나오도록 하는 방법을 사용하였다.1 is a conceptual diagram of a method of manufacturing a conventional metal or mineral fiber. Conventionally, molten metal or mineral 16 in contact with the disk 14 is brought into contact with the disk 14 by melting the metal or mineral into a constant container and then contacting the disk 14 which rotates at a high speed over the molten metal or mineral 16. A method was used in which fibers were pulled out in the rotational direction of the disk 14 by the frictional force at the contact surface with the disk. Alternatively, as shown in FIG. 2, the molten metal or the mineral 20 is dropped from the upper side of the vertically rotating thin plate-shaped disc 18 so that the fibers are pulled out in the direction of rotation of the disc.
그러나, 이러한 종래의 생산방법은 섬유와 디스크의 접촉면적이 커서 섬유의 굵기를 가늘게 만드는데 한계가 있으며, 통상 30㎛가 그 한계이다. 또한, 디스크 하나에서 한 개소 밖에는 섬유를 생산할 수 없어 섬유의 생산량이 많지 않은 문제가 있다.However, such a conventional production method has a limit in making the fiber thinner due to the large contact area between the fiber and the disk, and usually 30 μm. In addition, there is a problem that only one place in a disc can produce fibers, so that the amount of fibers produced is not large.
본 발명의 목적은 디스크와 섬유의 접촉 면적이 적어 종래의 방법에 비해 훨씬 직경이 작은 금속 또는 광물질의 극세선 섬유를 생산할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method which can produce ultrafine fibers of metal or minerals which have a smaller contact area between the disc and the fiber and are much smaller in diameter than conventional methods.
본 발명의 또 다른 목적은 금속 또는 광물질의 극세선 섬유의 생산 효율이 우수한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method which are excellent in the production efficiency of ultrafine fibers of metal or mineral material.
도1은 종래의 섬유 제조 방법을 개략적으로 도시한 측면도이다.1 is a side view schematically showing a conventional fiber manufacturing method.
도2는 종래의 다른 섬유 제조 방법을 개략적으로 도시한 정면도와 측면도이다.2 is a front view and a side view schematically showing another conventional fiber manufacturing method.
도3은 본 발명의 섬유 제조 장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the fiber production apparatus of the present invention.
도4는 본 발명의 섬유 제조 장치의 다른 구체예의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of another embodiment of the fiber production apparatus of the present invention.
도5는 도4의 장치에서 섬유가 분출되는 상태의 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of a state in which fibers are ejected in the apparatus of FIG. 4. FIG.
도6은 본 발명의 섬유 제조 장치의 또 다른 구체예의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of another embodiment of the fiber production apparatus of the present invention.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명><Short description of the symbols in the drawings>
2, 2a, 2b: 디스크 4, 4a, 4b: 경사면2, 2a, 2b: disc 4, 4a, 4b: slope
6:유도관 8: 용융 금속 또는 광물질6: induction pipe 8: molten metal or mineral
10: 수직 홈 12: 섬유10: vertical groove 12: fiber
14, 18: 디스크 16, 20: 용융 금속 또는 광물질14, 18: disc 16, 20: molten metal or mineral
도면에 따라 본 발명을 설명한다.The present invention will be described with reference to the drawings.
도3은 본 발명의 섬유 제조 장치의 단면도로써, 본 발명의 섬유 제조 장치는 수평으로 회전하는 디스크(2) 및 상기 디스크에 용융된 금속 또는 광물질(8)을 낙하시키는 유도관(6)으로 구성된다.3 is a cross-sectional view of the fiber manufacturing apparatus of the present invention, wherein the fiber manufacturing apparatus of the present invention comprises a disk 2 rotating horizontally and an induction pipe 6 dropping molten metal or mineral 8 on the disk. do.
디스크(2)는 수평으로 고속으로 회전하는 원반으로 상기 원반의 외주면에는 외부로 갈수록 높아지는 경사면(4)이 형성되고, 용융된 금속 또는 광물질(8)은 유도관(6)을 통해 상기 경사면(4)에 낙하된다. 경사면(4)에 낙하된 용융된 금속 또는 광물질(8)은 디스크(2)와의 마찰력에 의해 디스크(2)의 회전방향으로 분출되며, 원심력에 의해 수평방향으로 외부로 퍼져나가려는 힘을 받게 된다. 디스크(2)에 낙하된 용융된 금속 또는 광물질(8) 방울에 가해지는 원심력은 도3에 도시된 바와 같이 경사면에 평행한 방향의 성분(Fk)과 경사면에 직각 방향의 성분(Fn)으로 구분할 수 있으며, 경사면에 직각 방향의 힘(Fn)은 용융된 금속 또는 광물질(8) 방울을 경사면(4)에 눌러 얇게 만들고 경사면에 평행한 방향의 힘(Fk)은 경사면에 평행한방향으로 섬유를 내보내는 힘으로 작용한다. 따라서, 경사면(4)의 경사 각도가 클수록 용융된 금속 또는 광물질(8) 방울을 경사면(4)에 눌러 압착하는 힘이 커지게 되고, 더욱 가는 섬유를 만들 수 있다. 그러나, 경사각이 커지면 섬유(12)의 방출 속도가 낮아지므로 섬유 재질의 특성에 따라 적절한 각도를 설정해야 한다. 경사면(4)의 각도는 5°내지 80°의 범위에서 섬유의 재질에 따라 적절한 각도를 선택한다.The disk 2 is a disk rotating horizontally and at high speed, and an inclined surface 4 is formed on the outer circumferential surface of the disk to the outside, and the molten metal or mineral 8 is inclined through the induction pipe 6. Fall). The molten metal or mineral 8 dropped on the inclined surface 4 is ejected in the rotational direction of the disk 2 by the frictional force with the disk 2, and receives the force to spread out in the horizontal direction by the centrifugal force. . The centrifugal force applied to the molten metal or mineral 8 droplet dropped on the disc 2 can be divided into components Fk in a direction parallel to the inclined plane and components Fn in a direction perpendicular to the inclined plane as shown in FIG. The force (Fn) in the direction perpendicular to the inclined surface presses the molten metal or mineral (8) droplets on the inclined surface (4) to make it thinner, and the force (Fk) in the direction parallel to the inclined surface sends the fiber in a direction parallel to the inclined surface. Act by force Therefore, the larger the inclination angle of the inclined surface 4, the greater the pressing force of pressing the molten metal or mineral droplets on the inclined surface 4, the more narrow the fiber can be made. However, as the inclination angle is increased, the release rate of the fiber 12 is lowered, so an appropriate angle should be set according to the characteristics of the fiber material. The angle of the inclined surface 4 selects an appropriate angle according to the material of the fiber in the range of 5 ° to 80 °.
디스크(2)가 수평으로 회전하고 용융된 금속 또는 광물질(8)을 낙하시키는 디스크(2)의 표면이 경사지게 형성됨으로써 용융된 금속 또는 광물질(8)이 원심력에 의해 디스크의 경사면(4)에 얇게 눌려짐으로써 기존의 방식보다 훨씬 미세한 섬유를 생산할 수 있다. 또한, 종래에는 디스크와 금속 또는 광물질 방울이 양면 접촉하였으므로 접촉면적이 커서 생산할 수 있는 섬유 직경의 한계가 30㎛ 정도였으나, 본 발명의 섬유 제조 장치는 금속 또는 광물질 방울이 경사면의 한쪽에만 접촉하므로 접촉면적이 작아 더욱 가느다란 섬유를 생산할 수 있다. 경사각도 15도, 회전수 1,400rpm, 디스크 직경 120㎜의 경우 생산되는 섬유의 직경은 8∼10㎛ 정도이다.As the disk 2 rotates horizontally and the surface of the disk 2 for dropping the molten metal or mineral 8 is formed to be inclined, the molten metal or mineral 8 is made thin on the inclined surface 4 of the disk by centrifugal force. When pressed, it can produce much finer fibers than conventional methods. In addition, in the prior art, since the disk and the metal or mineral droplets were in contact with both sides, the contact area was large, and the limit of the fiber diameter that could be produced was about 30 μm. However, the fiber manufacturing apparatus of the present invention has a contact area because the metal or mineral droplets are in contact with only one side of the inclined surface. It is small and can produce thinner fibers. In the case of an inclination angle of 15 degrees, a rotational speed of 1,400 rpm, and a disc diameter of 120 mm, the diameter of the fiber produced is about 8 to 10 µm.
섬유(12)의 생산량을 증가시키기 위해서 금속 또는 광물질을 낙하시키는 유도관(6)을 2개 이상 설치하여 하나의 디스크에서 여러 개의 섬유를 동시에 생산할 수 있다.In order to increase the production of the fiber 12, two or more guide tubes 6 for dropping metals or minerals may be installed to produce several fibers simultaneously in one disc.
도4 및 도5는 본 발명의 섬유 제조 장치의 다른 구체예로써, 섬유의 굵기를 줄이기 위해서 경사면을 2중으로 설치한 것이다. 디스크(2)를 한바퀴 돌아 경사면의 중간에 수직 홈(10)을 설치하고, 수직 홈(10)의 좌우로 경사면의 기울기를 달리하여 안쪽의 제1경사면(4a) 및 바깥쪽의 제2경사면(4b)을 형성하고, 안쪽의 제1경사면(4a)에 유도관(6)을 설치하여 용융된 금속 또는 광물질(8)을 낙하시킨다. 제2경사면의 높이는 제1경사면의 높이보다 높게 형성되므로 안쪽의 제1경사면(4a)에서 분출된 섬유는 다시 수직 홈(10) 바깥쪽의 제2경사면(4b)에 부딪혀 외부로 다시 분출된다. 제2경사면(4b)의 선속도와 경사각도가 제1경사면의 경우보다 더 크므로 섬유(12)의 직경을 더욱 가늘게 할 수 있으며, 섬유의 직경이 제2경사면(4b)에 의해서 결정되므로 제1경사면(4a)에 낙하시키는 금속 또는 광물질의 양을 증가시킬 수 있어 단위 시간당 생산량을 더욱 증가시킬 수 있다.4 and 5 are another embodiment of the fiber manufacturing apparatus of the present invention, in which the inclined surface is doubled to reduce the thickness of the fiber. The disk 2 is turned around, and the vertical groove 10 is installed in the middle of the inclined surface, and the inclined surface is inclined to the left and right of the vertical groove 10 so that the inner first inclined surface 4a and the second inclined surface outside ( 4b) is formed, and the induction pipe 6 is provided on the inner side of the first inclined surface 4a to drop the molten metal or the mineral 8. Since the height of the second inclined surface is formed higher than the height of the first inclined surface, the fibers ejected from the inner first inclined surface 4a again collide with the second inclined surface 4b outside the vertical groove 10 and are ejected to the outside again. Since the linear velocity and the inclination angle of the second inclined plane 4b are larger than those of the first inclined plane, the diameter of the fiber 12 can be further thinned, and the diameter of the fiber is determined by the second inclined plane 4b. Since the amount of metal or mineral falling on the one inclined surface 4a can be increased, the yield per unit time can be further increased.
도6은 본 발명의 섬유 제조 장치의 또 다른 구체예로써, 직경이 다르고 별개로 회전하는 두 개의 디스크(2a,2b)를 사용한 것이다. 디스크는 안쪽의 제1디스크(2a)와 상기 제1디스크(2a)와 동심축상에 설치되며 제1디스크(2a)를 감싸는 바깥쪽의 제2디스크(2b)로 구성된다. 제2디스크(2b)의 경사면(4b)의 각도와 높이는 제1디스크(2a)의 경사면(4a)의 각도 및 높이보다 각각 더 크게 형성되고, 유도관(6)은 제1디스크(2a)의 경사면(4a) 위에 설치되어 제1디스크(2a)에서 분출된 섬유는 제2디스크(2b)에서 다시 더 미세한 섬유로 분출되게 된다. 제2디스크(2b)의 경사면(4b)의 경사각이 제1디스크(2a)의 경우보다 더 크므로 섬유의 직경을 더욱 가늘게 할 수 있을 뿐만아니라, 제2디스크(2b)의 회전속도를 제1디스크(2a)보다 크게 하면 제1디스크(2a)에서 분출된 섬유를 제2디스크(2b)에서 더욱 가늘게 만들 수 있다. 상기 구체예에는 디스크를 두 개를 사용하는 경우가 기술되어 있으나,필요에 따라 디스크를 3중 이상으로도 사용할 수 있다.Figure 6 is another embodiment of the fiber making apparatus of the present invention, in which two disks 2a, 2b of different diameters and rotating separately are used. The disk is composed of an inner first disk 2a and an outer second disk 2b which is installed concentrically with the first disk 2a and surrounds the first disk 2a. The angle and height of the inclined surface 4b of the second disk 2b are formed larger than the angle and height of the inclined surface 4a of the first disk 2a, respectively, and the guide tube 6 is formed of the first disk 2a. The fibers installed on the inclined surface 4a and ejected from the first disk 2a are ejected back into finer fibers from the second disk 2b. Since the inclination angle of the inclined surface 4b of the second disk 2b is larger than that of the first disk 2a, not only the diameter of the fiber can be made thinner, but also the rotation speed of the second disk 2b is increased. When larger than the disk 2a, the fibers ejected from the first disk 2a can be made thinner in the second disk 2b. Although the above-mentioned embodiment describes the use of two disks, it is possible to use three or more disks as necessary.
본 발명의 금속 및 광물질을 극세선 섬유로 제조하는 방법을 설명한다. 먼저 섬유로 제조하고자 하는 금속 또는 광물질을 적정 점도에 도달할 때까지 용융시킨다. 금속 또는 광물질의 용융이 완료되면 외주면에 경사면(4)이 형성된 원반형의 디스크(2)를 수평으로 고속으로 회전시키면서 상기 경사면(4)에 용융된 금속 또는 광물질(8)을 유도관(6)을 통해 낙하시켜 디스크의 회전방향으로 용융된 금속 또는 광물질을 분출시켜 섬유를 제조한다. 낙하되는 금속 또는 광물질 방울의 직경은 제조하고자 하는 섬유의 직경에 따라 조절하여야 하나 통상적으로 1㎜ 정도이다. 디스크의 회전속도와 경사면의 경사각은 생산하고자 하는 섬유의 종류와 성질에 따라 적절히 조절한다. 섬유의 생산량을 증가시키기 위하여 하나의 디스크에 여러 개소에 동시에 용융된 금속 또는 광물질을 낙하시킬 수 있다.A method for producing the metal and the mineral material of the present invention from the fine wire fibers will be described. First, the metal or mineral to be made into the fiber is melted until it reaches an appropriate viscosity. When the melting of the metal or mineral is completed, the disk 2 of the disk-shaped on which the inclined surface 4 is formed on the outer circumferential surface is rotated at a high speed horizontally, and the molten metal or mineral 8 is transferred to the induction pipe 6. Dropping through to eject molten metal or mineral in the direction of rotation of the disk to produce a fiber. The diameter of the falling metal or mineral droplets should be adjusted according to the diameter of the fiber to be manufactured, but is usually about 1 mm. The rotation speed of the disk and the inclination angle of the inclined surface are appropriately adjusted according to the type and nature of the fiber to be produced. In order to increase the production of fibers, it is possible to drop molten metals or minerals simultaneously in several places on one disc.
본 발명의 섬유 제조 장치는 용융된 금속 또는 광물질과 디스크의 접촉면적이 작으며, 수평으로 회전하는 디스크의 경사면에 용융된 금속 또는 광물질을 낙하시킴으로써 원심력에 의해 용융된 금속 또는 광물질이 경사면에 압착되므로 종래의 섬유 제조 장치보다 훨씬 미세한 섬유를 생산할 수 있다. 또한, 디스크의 경사면을 2중으로 형성하거나 2개 이상의 디스크를 중복하여 사용함으로써 1차적으로 분출된 섬유를 다시 더 미세한 섬유로 뽑아낼 수 있어 3㎛ 정도의 극세선 섬유의 생산이 가능하다.The fiber manufacturing apparatus of the present invention has a small contact area between the molten metal or the mineral and the disk, and the molten metal or the mineral is pressed onto the inclined surface by centrifugal force by dropping the molten metal or the mineral onto the inclined surface of the rotating disk. It is possible to produce fibers that are much finer than conventional fiber making equipment. In addition, by forming the inclined surface of the disk in double or by using two or more disks in duplicate, the first ejected fibers can be again pulled out into finer fibers, which enables the production of ultrafine fibers of about 3 μm.
또한, 본 발명은 원반형의 디스크에 2개소 이상에서 동시에 섬유를 뽑아낼 수 있으므로 종래의 방법에 비해 섬유의 생산량을 훨씬 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention can pull out the fibers at two or more places at the same time in the disk-shaped disk, so that the yield of the fibers can be further increased compared to the conventional method.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |