KR20220070455A

KR20220070455A - 습식 유리 섬유 형성 패키지 건조 공정

Info

Publication number: KR20220070455A
Application number: KR1020227011456A
Authority: KR
Inventors: 에티엔 룩스; 필립페 보아송나뜨
Original assignee: 오웬스 코닝 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-05-31
Also published as: US20240254042A1; EP4034510A1; US20220340485A1; WO2021058586A1; US11981599B2; MX2022003445A; CN114502516A

Abstract

습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하기 위한 공정이 본원에 기재되어 있으며, 상기 공정은, 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 제공하는 단계; 및 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 단계를 포함한다.

Description

습식 유리 섬유 형성 패키지 건조 공정

본 발명은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것, 특히 예를 들어 건조된 유리 섬유 가닥을 포함하는 건조 유리 섬유 형성 패키지를 제공하기 위한, 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유 가닥을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것에 관한 것이다.

유리 섬유는 부싱을 통해 용융 유리를 압출함에 의해 생성되고, 부싱으로부터 압출된 섬유는 그 다음 수성 사이징과 같은 사이징으로 코팅되어 사이징된 유리 섬유를 형성한다. 사이징된 유리 섬유는 그 다음 가닥(복수의 사이징된 유리 섬유를 포함하는 가닥)으로 다발화될 수 있다. 가닥 또는 다중 가닥은 그 다음 형성 패키지 보빈 상에 권취되어 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성할 수 있다. 습식 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유의 수성 사이징은 그 다음 건조되어 물을 제거하여 수성 사이징을 형성한 다음, 경화되어 건조된 유리 섬유 형성 패키지를 형성할 수 있다.

통상적으로, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 오븐에서 뜨거운 공기를 사용하여, 예를 들어 대략 50-150℃의 온도에서 여러 시간(예를 들어, 약 20시간) 동안 건조된다. 상승된 온도에 대한 노출은 사이징을 건조시키고 또한 건조된 사이징 조성물을 경화시키는데 사용될 수 있다.

US 3717448은 사이징된 유리 섬유의 마이크로파로의 건조를 기술한다. 사이징된 유리 섬유의 마이크로파 건조에 대한 이전 시도는 대략 2.45GHz의 통상적인 마이크로파 건조 주파수를 사용하여 수행되었다.

가장 일반적으로, 본 발명은 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조시키는 공정을 제공하며, 상기 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 2.45GHz보다 낮은 주파수의 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 실시형태에서, 마이크로파 방사선은 약 750 내지 약 1050MHz의 범위, 예를 들어 약 915MHz인 주파수를 갖는다.

제1 양태에서, 본 발명은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하기 위한 공정을 제공하며, 상기 공정은:

유리 섬유가 수성 사이징을 포함하는, 유리 섬유의 가닥을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 제공하는 단계; 및

습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 단계를 포함한다.

본 발명자들은 이러한 공정에 의한 유리 섬유 가닥의 건조가 종래의 고온 공기 건조에 비해 더 빠른 건조 시간 및/또는 고주파 마이크로파 방사선과 비교할 때 형성 패키지로의 개선된 방사선 침투와 같은 특정 이점을 제공할 수 있음을 발견하였다. 결과적으로, 건조된 유리 섬유 가닥은, 예를 들어, 그 사이징의 개선된 균질성, 사이징의 감소된 착색으로 인한 개선된 외관, 개선된 가공성 뿐만 아니라 개선된 기계적 특성과 같이, 예를 들어, 종래의 공기 건조에 비해 특정한 개선된 특성을 가질 수 있다. 본 발명자들은 또한 이 공정이 표준 금속 지지체(건조 동안 패키지를 형성하는 습식 유리 섬유를 지지하기 위함)가 이용되도록 할 수 있다는 것을 또한 발견하였다.

제2 양태에서, 본 발명은 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템을 제공한다. 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템은 다음을 포함할 수 있다:

유리 섬유를 압출하기 위한 부싱을 포함하는 유리 섬유 제조 장치;

부싱으로부터 압출된 유리 섬유에 수성 사이징 조성물을 적용하여 사이징된 유리 섬유를 형성하기 위한 수성 사이징 조성물 도포기;

사이징된 유리 섬유로부터 유리 섬유 가닥을 형성하기 위한 가닥 형성 장치;

유리 섬유 가닥으로부터 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성하기 위한 권취 장치; 및

약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 습식 유리 섬유 형성 패키지를 노출시킴에 의해 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조시키도록 구성된 마이크로파 건조기.

본 발명은 그러한 조합이 명백히 허용되지 않거나 명시적으로 회피되는 경우를 제외하고는 본 명세서에 기재된 양태 및 바람직한 특징의 조합을 포함한다.

본 발명의 원리를 예시하는 실시형태 및 실험은 이제 첨부 도면을 참고하여 논의될 것이며 여기서:
도 1은 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2는 시간 경과에 따른 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선 및 130W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력에 노출된 전체 습식 유리 섬유 형성 패키지 및 부분 습식 유리 섬유 형성 패키지의 코어 온도와, 시간 경과에 따른 습식 유리 섬유 형성 패키지의 총 초기 중량에 의한 수분 제거의 백분율을 나타내는 그래프이고;
도 3은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 건조 및 경화 동안 시간에 대한 오븐 온도를 나타내는 그래프이고; 그리고
도 4는 유리 섬유 형성 패키지의 개략도이다.

이제 본 발명의 양태 및 실시형태가 첨부 도면을 참고하여 논의될 것이다. 추가 양태 및 실시형태는 당업자에게 명백할 것이다. 이 텍스트에 언급된 모든 문서는 참고로 본 명세서에에 포함된다.

본 발명은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정을 제공하며, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "건조"는 유리 섬유에 적용된 수성 사이징의 수분 함량을 감소시키는 것을 지칭한다. "건조된 유리 섬유 형성 패키지", "건조된 유리 섬유(들)" 또는 "건조된 유리 섬유 가닥"과 같은 용어는 건조 전 습윤 형성 패키지, 섬유(들) 또는 가닥의 수분 함량과 비교하여 감소된 수분 함량, 즉, 유리 섬유에 적용된 사이징 조성물의 감소된 수분 함량을 갖는 습윤 형성 패키지, 섬유(들) 또는 가닥을 지칭한다. "습식 유리 섬유 형성 패키지", "습식 유리 섬유(들)" 또는 "습식 유리 섬유 가닥"과 같은 용어는 수성 사이징이 건조 조건에 노출되기 전에 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유를 포함하는 습식 형성 패키지, 섬유(들) 또는 가닥을 지칭한다. 일부 실시형태에서, 용어 "건조된 유리 섬유 형성 패키지", "건조된 유리 섬유(들)", 또는 "건조된 유리 섬유 가닥"은 습윤 형성 패키지, 섬유(들) 또는 가닥의 약 10 중량% 미만의 수분 함량, 예를 들어 습윤 형성 패키지, 섬유(들) 또는 가닥의 약 5 중량% 미만 또는 약 1 중량% 미만의 수분 함량을 포함한다.

용어 "건조된 유리 섬유 형성 패키지", "건조된 유리 섬유(들)", 또는 "건조된 유리 섬유 가닥"은 유리 섬유 형성 패키지, 유리 섬유(들) 또는 유리 섬유 가닥의 약 5 중량% 미만, 예를 들어 유리 섬유 형성 패키지, 유리 섬유(들) 또는 유리 섬유 가닥의 약 1 중량% 미만, 약 0.5 중량% 미만, 또는 약 0.1 중량% 미만의 수분 함량을 함유하는 유리 섬유 형성 패키지, 유리 섬유(들) 또는 유리 섬유 가닥을 지칭할 수 있다.

마이크로파 방사선을 사용한 건조

습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 2.45GHz 미만의 주파수로 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조시키기 위해 습식 유리 섬유 형성 패키지가 노출되는 마이크로파 방사선은 약 750MHz 내지 약 1050MHz, 예를 들어 약 800MHz 내지 약 1000MHz, 약 850MHz 내지 약 950MHz, 약 875MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 930MHz, 약 910MHz 내지 약 920MHz, 또는 약 915MHz 범위의 주파수를 갖는다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 적어도 약 10분, 예를 들어 적어도 약 15분, 적어도 약 30분, 적어도 약 45분, 적어도 약 60분(약 1시간), 적어도 약 75분 또는 적어도 약 90분의 기간 동안 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750MHz 내지 약 1050MHz, 예를 들어 약 800MHz 내지 약 1000MHz, 약 850MHz 내지 약 950MHz, 약 875MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 930MHz, 약 910MHz 내지 약 920MHz, 또는 약 915MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 적어도 약 10분, 예를 들어 적어도 약 15분, 적어도 약 30분, 적어도 약 45분, 적어도 약 60분(약 1시간), 적어도 약 75분 또는 적어도 약 90분의 기간 동안 노출시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 최대 약 5시간, 예를 들어 최대 약 4시간 또는 최대 약 3시간의 기간 동안 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750MHz 내지 약 1050MHz, 예를 들어 약 800MHz 내지 약 1000MHz, 약 850MHz 내지 약 950MHz, 약 875MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 930MHz, 약 910MHz 내지 약 920MHz, 또는 약 915MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 최대 약 5시간, 예를 들어 최대 약 4시간 또는 최대 약 3시간의 기간 동안 노출시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 10분 내지 약 5시간, 예를 들어 약 15분 내지 약 4시간, 약 30분 내지 약 3시간, 약 45분 내지 약 3시간, 약 60분(약 1시간) 내지 약 3시간, 약 75분 내지 약 3시간, 또는 약 90분 내지 약 3시간의 범위의 기간 동안 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750MHz 내지 약 1050MHz, 예를 들어 약 800MHz 내지 약 1000MHz, 약 850MHz 내지 약 950MHz, 약 875MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 930MHz, 약 910MHz 내지 약 920MHz, 또는 약 915MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 약 10분 내지 약 5시간, 예를 들어 약 15분 내지 약 4시간, 약 30분 내지 약 3시간, 약 45분 내지 약 3시간, 약 60분(약 1시간) 내지 약 3시간, 약 75분 내지 약 3시간, 또는 약 90분 내지 약 3시간의 범위의 기간 동안 노출시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 적어도 약 10W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 적어도 약 20W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 30W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 40W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 또는 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력을 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로파 방사선은 적어도 약 10W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 적어도 약 20W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 30W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 40W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 적어도 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지; 또는 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력을 가지고 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 10분, 예를 들어 적어도 약 30분, 적어도 약 1시간, 약 10분 내지 약 5시간, 약 15분 내지 약 4시간, 또는 약 30분 내지 약 3시간의 기간 동안 마이크로파 방사선에 노출된다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 최대 약 300W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 최대 약 200W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 최대 약 150W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 최대 약 100W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 또는 최대 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력을 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로파 방사선은 최대 약 300W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 최대 약 200W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 최대 약 150W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 최대 약 100W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 또는 최대 약 50W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력을 가지고; 그리고 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 10분, 예를 들어 적어도 약 30분, 적어도 약 1시간, 약 10분 내지 약 5시간, 약 15분 내지 약 4시간, 또는 약 30분 내지 약 3시간의 기간 동안 마이크로파 방사선에 노출된다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 10 내지 약 300W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 약 20 내지 약 200W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 약 30 내지 약 150W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 또는 약 50 내지 약 100W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지 범위의 전력을 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로파 방사선은 약 10 내지 약 300W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 예를 들어 약 20 내지 약 200W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 약 30 내지 약 150W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지, 또는 약 50 내지 약 100W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지 범위의 전력을 가지고; 그리고 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 10분, 예를 들어 적어도 약 30분, 적어도 약 1시간, 약 10분 내지 약 5시간, 약 15분 내지 약 4시간, 또는 약 30분 내지 약 3시간의 기간 동안 마이크로파 방사선에 노출된다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를, 유리 섬유 형성 패키지의 수분 함량(예를 들어, 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유에 적용된 수성 사이징의 수분 함량)이 습식 유리 섬유 형성 패키지가 약 750 내지 약 1050MHz의 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출되기 전의 습식 유리 섬유 형성 패키지의 수분 함량(예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유에 적용된 수성 사이징의 수분 함량)과 비교하여 적어도 약 80 중량% 감소, 예를 들어 적어도 약 90 중량%, 적어도 약 95 중량%, 또는 적어도 약 99 중량% 감소될 때까지 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출하는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를, 유리 섬유 형성 패키지의 수분 함량(예를 들어, 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유에 적용된 수성 사이징의 수분 함량)이 중량 기준으로 습식 유리 섬유 형성 패키지의 수분 함량의 약 10% 미만, 예를 들어 중량 기준으로 습식 유리 섬유 형성 패키지의 수분 함량의 약 5% 미만, 또는 약 1% 미만이 될 때까지 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출하는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를, 유리 섬유 형성 패키지가 유리 섬유 형성 패키지의 약 5 중량% 미만, 예를 들어 유리 섬유 형성 패키지의 약 1 중량% 미만, 약 0.5 중량% 미만 또는 약 0.1 중량% 미만의 수분 함량(예를 들어, 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유에 적용된 수성 사이징은 수분 함량을 가짐)을 가질 때까지 약 750 내지 약 1050MHz의 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출하는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것은 본 명세서에 기재된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시키는 것으로 구성되거나 이로 본질적으로 구성된다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 고온 공기 건조에 노출함이 없이 본 명세서에 기재된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시키는 것으로 구성되거나 이로 본질적으로 구성된다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것은 습식 유리 섬유 패키지를 마이크로파 방사선 및 고온 공기에 노출시키는 것, 예를 들어 습식 유리 섬유 패키지를 마이크로파 방사선 및 고온 공기에 동시에 노출시키는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 습식 유리 섬유 형성 패키지가 약 750MHz 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출될 때 금속 스핀들에 의해 지지된다. 금속 스핀들은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 지지하기 위해 형성 패키지의 중앙 공동을 관통할 수 있다. 특정 실시형태에서, 금속 스핀들은 스틸 스핀들이다. 다른 실시형태에서, 금속 스핀들은 자성 금속을 포함한다. 본 명세서에 기재된 공정은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750MHz 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키기 전에 금속 스핀들 상에 습식 유리 섬유 형성 패키지를 장입하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 공정은 금속 스핀들에 의해 지지되는 형성 패키지 보빈 상에 수성 사이징을 갖는 유리 섬유를 권취함에 의해 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 750MHz 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출될 때 움직일 수 있다. 마이크로파 방사선이 형성 패키지에 인가되는 동안 습식 유리 섬유 형성 패키지의 움직임은 형성 패키지의 균질한 건조를 도울 수 있다. 움직임은 병진 움직임 및/또는 회전 움직임일 수 있다. 예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 본 명세서에 기재된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출되는 동안 건조 공동 내의 한 위치로부터 건조 공동 내의 다른 위치로 이동될 수 있다. 습식 유리 섬유 형성 패키지는 컨베이어 벨트와 같은 임의의 적절한 운송 장치에서 이동할 수 있거나 금속 컨베이어와 같은 이동가능한 지지체 상에 유지될 수 있다. 습식 유리 섬유 형성 패키지는 본 명세서에 기술된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출되는 동안 회전될 수 있다. 예를 들어, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 회전가능한 지지체에 의해 유지될 수 있다.

경화

일부 실시형태에서, 본 명세서에 기재된 공정은 예를 들어 경화된 사이징을 형성하기 위해 수성 사이징을 경화하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 공정은 본 명세서에 기재된 바와 같이 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출되어 진 후 유리 섬유 형성 패키지의 사이징을 경화하는 단계를 추가로 포함한다. 달리 말하면, 공정은 유리 섬유 형성 패키지가 건조된 후 유리 섬유 형성 패키지의 사이징을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출된 후 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 기체(예컨대 공기)에 노출시킴에 의해 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함할 수 있으며, 기체는 승등된 온도에 있다.

일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 적어도 약 50℃, 예를 들어 적어도 약 75℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 110℃, 적어도 약 120℃, 또는 약 130℃ 이상의 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 약 50℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 75℃ 내지 약 180℃, 약 100℃ 내지 약 175℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 110℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 140℃, 약 130℃ 내지 약 140℃ 또는 약 130℃ 범위의 온도에 노출시키는 것을 포함한다

일부 실시형태에서, 경화는 적어도 약 1시간, 예를 들어, 적어도 약 2시간, 적어도 약 3시간, 적어도 약 5시간, 적어도 약 7시간, 또는 적어도 약 8시간의 기간 동안 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 최대 약 20시간의 기간 동안 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 약 1시간 내지 약 20시간, 예를 들어 약 5시간 내지 약 20시간, 또는 약 8시간 내지 약 20시간 범위의 시간 동안 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 적어도 약 50℃, 예를 들어 적어도 약 75℃, 적어도 약 100℃, 적어도 약 110℃, 적어도 약 120℃, 또는 약 130℃ 이상의 온도에 적어도 약 1시간, 예를 들어 적어도 약 5시간의 기간 동안, 또는 약 1시간 내지 약 20시간, 예를 들어 약 5시간 내지 약 20시간, 또는 약 8시간 내지 약 20시간 범위의 기간 동안 노출시키는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 약 50℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 75℃ 내지 약 180℃, 약 100℃ 내지 약 175℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 약 110℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 약 120℃ 내지 약 140℃, 약 130℃ 내지 약 140℃ 또는 약 130℃ 범위의 온도에 적어도 약 1시간, 예를 들어 적어도 약 5시간의 기간, 또는 약 1시간 내지 약 20시간, 예를 들어 약 5시간 내지 약 20시간, 또는 약 8시간 내지 약 20시간 범위의 기간 동안 노출시키는 것을 포함한다.

일부 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지를 본 명세서에 기재된 바와 같이 2.45GHz 미만의 주파수의 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함한다. 이들 실시형태에서, 사이징을 경화시키기 위해 유리 섬유 형성 패키지가 노출되는 마이크로파 방사선은 약 750MHz 내지 약 1050MHz, 예를 들어 약 800MHz 내지 약 1000MHz, 약 850MHz 내지 약 950MHz, 약 875MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 950MHz, 약 900MHz 내지 약 930MHz, 약 910MHz 내지 약 920MHz, 또는 약 915MHz 범위의 주파수를 갖는다. 특정 실시형태에서, 경화는 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출된 후 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키는 것과, 유리 섬유 형성 패키지를 본 명세서에 기술된 바와 같이 2.45GHz 미만의 주파수(예를 들어, 약 750MHz 내지 약 1050MHz 범위의 주파수)의 마이크로파 방사선에 노출시키는 것의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도 및 2.45GHz 미만의 주파수(예를 들어, 약 750MHz 내지 약 1050MHz 범위의 주파수)의 마이크로파 방사선에 노출시키는 것은 동시에 발생한다.

다른 실시형태에서, 사이징의 경화는 마이크로파 방사선의 부재에서 발생한다.

유리 섬유 형성 패키지

본 명세서에 기재된 바와 같이, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함한다.

습식 유리 섬유 형성 패키지는 먼저 용융 유리를 부싱을 통해 압출하여 유리 섬유를 형성함에 의해 제조될 수 있다. 그런 다음 부싱에서 압출된 유리 섬유를 수성 사이징으로 코팅하여 사이징된 유리 섬유를 형성한다. 유리 섬유의 가닥(즉, 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥)은 그 다음 예를 들어 복수의 사이징된 유리 섬유를 함께 다발화함에 의해 형성될 수 있다. 가닥, 예를 들어 단일 연속 가닥은 그 다음 형성 패키지 보빈 상에 권취되어(예를 들어, 형성 패키지 보빈은 슬리브, 예를 들어 원통형 슬리브, 예를 들어 판지 슬리브 또는 플라스틱 슬리브를 포함하거나, 이로 구성되거나 필수적으로 구성될 수 있음) 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다중 가닥이 형성 패키지 보빈 상에 권취되어 유리 섬유 형성 패키지를 형성할 수 있다. 습식 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유의 수성 사이징은 그 다음 본 명세서에 기재된 바와 같이 건조될 수 있다. 유리 섬유 형성 패키지의 사이징은 그 다음 본 명세서에 기재된 바와 같이 경화될 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 10kg, 예를 들어 적어도 약 15kg, 적어도 약 20kg, 또는 적어도 약 25kg의 질량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 최대 약 50kg, 예를 들어 최대 약 45kg, 최대 약 40kg, 최대 약 35kg, 최대 약 30kg, 또는 최대 약 25kg의 질량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 10-50kg, 예를 들어 약 15-45kg, 약 20-40kg, 또는 약 20-30kg 범위의 질량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유리 섬유의 질량 및 그에 적용된 수성 사이징은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 적어도 약 80 중량%(예를 들어, 형성 패키지 보빈이 나머지 잔부를 구성함), 예를 들어 습식 유리 섬유 형성 패키지의 적어도 약 90 중량%, 또는 적어도 약 95 중량%를 구성한다.

습식 유리 섬유 형성 패키지는 원통형 형상을 가질 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 5cm, 예를 들어, 적어도 약 10cm, 또는 적어도 약 15cm의 내부 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 최대 약 20cm, 예를 들어 최대 약 15cm의 내부 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 5cm 내지 약 20cm, 예를 들어 약 10cm 내지 약 15cm 범위의 내부 직경을 갖는다. "내부 직경"은 습식 유리 섬유 형성 패키지를 제공하기 위해 유리 섬유가 권취된 형성 패키지 보빈의 중공 코어의 직경일 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 20cm, 예를 들어, 적어도 약 25cm, 또는 적어도 약 30cm의 외부 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 최대 약 60cm, 예를 들어 최대 약 50cm, 또는 최대 약 40cm의 외부 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 20cm 내지 약 60cm, 예를 들어 약 30cm 내지 약 50cm 범위의 외부 직경을 갖는다. "외부 직경"은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유의 가장 바깥쪽 층까지 측정된 직경으로 정의될 수 있다.

일부 실시형태에서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 5cm 내지 약 20cm, 예를 들어 약 10cm 내지 약 15cm 범위의 내부 직경; 및 약 20cm 내지 약 60cm, 예를 들어 약 30cm 내지 약 50cm 범위의 외부 직경을 가진다.

유리 섬유

본 명세서에 기재된 바와 같이, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함한다. 수성 사이징이 적용되는 유리 섬유는 임의의 유형의 유리 섬유일 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유는 E-유리, E-CR-유리, R-유리, C-유리, A-유리, D-유리, S-유리 또는 H-유리로부터 형성될 수 있다.

수성 사이징

본 명세서에 기재된 바와 같이, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함한다. 크기는 유리 섬유를 보호하기 위해 유리 섬유에 적용되고 유리 섬유와 복합 재료에 이용되는 수지 사이의 접착력을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 수성 사이징은 커플링제 및 필름 형성제를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수성 사이징은 커플링제, 필름 형성제 및 윤활제를 포함한다. 일부 실시형태에서, 대전방지제 화합물, 유화제, 소포제 화합물 및/또는 살균제와 같은 추가의 첨가제가 수성 사이징에 첨가될 수 있다. 커플링제는 유리 섬유의 표면과 유리 섬유가 이용될 수 있는 복합 재료의 수지 사이에 접착력을 제공할 수 있다. 커플링제의 예는 실란을 포함한다. 필름 형성제는 유리 섬유를 보호하기 위해 제공될 수 있고 또한 유리 섬유를 포함하는 복합 재료에 이용되는 수지와 유리 섬유 사이의 상용성을 개선할 수 있다. 필름 형성제의 예는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 비닐에스테르 수지와 같은 수지이다. 윤활제는 가공 동안 유리 섬유를 보호하기 위한 윤활을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수성 사이징은 사이징 조성물의 총 고형물(즉, 수성 사이징 조성물로부터 물을 제거하기 위해 건조 후에 남아있는 고형물) 기준으로 5-15 중량% 실란, 50-70 중량% 필름 형성제 및 10-30 중량% 윤활제를 포함할 수 있다.

습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템

다음을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템이 본 명세서에 기술어 있다:

부싱으로부터 압출된 유리 섬유에 수성 사이징을 적용하여 사이징된 유리 섬유를 형성하기 위한 수성 사이징 적용기;

도 1은 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템(1)의 개략도를 제공한다. 시스템(1)은 유리 섬유를 압출하기 위한 부싱(3)을 포함하는 유리 섬유 제조 장치(2)를 포함한다. 유리 섬유 제조 장치(2)의 부싱(3)으로부터 압출된 유리 섬유는 부싱(3)으로부터 압출된 유리 섬유에 수성 사이징을 적용하여 사이징된 유리 섬유를 형성할 수 있는 수성 사이징 적용기(4)로 전달되거나 이를 통해 통과될 수 있다. 그 다음 사이징된 유리 섬유는 가닥 형성 장치(5)로 전달되어 사이징된 유리 섬유로부터 유리 섬유 가닥을 형성할 수 있고, 그 다음 유리 섬유 가닥은 예를 들어 유리 섬유 가닥을 형성 패키지 보빈 상에 권취함에 의해 유리 섬유 가닥으로부터 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성하기 위해 권취 장치(6)로 전될될 수 있다. 생산된 습식 유리 섬유 형성 패키지는 그 다음 마이크로파 건조기(7)로 전달될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템(1)은 오븐, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 마이크로파 건조기는 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선을 생성하도록 구성된 마이크로파 오븐일 수 있다.

일부 실시형태에서, 시스템은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 수성 사이징을 경화시키기 위해 습식 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출하기 위한 오븐, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 시스템은 유리 섬유 형성 패키지를 경화시키기 위해 (예를 들어, 유리 섬유 형성 패키지의 건조된 수성 사이징을 경화시키기 위해) 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출하기 위한 오븐, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 오븐, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐은 유리 섬유 형성 패키지의 수성 사이징을 경화시키기 위해 유리 섬유 형성 패키지를 본 명세서에 기재된 온도에 노출하도록 구성된다.

일부 실시형태에서, 시스템은 본 명세서에 기재된 바와 같이 마이크로파 방사선을 제공하고 또한 본 명세서에 기재된 바와 같은 상승된 온도를 제공하도록 구성된 오븐을 포함한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 본 명세서에 기재된 바와 같은 마이크로파 방사선을 제공하고 또한 본 명세서에 기재된 바와 같은 상승된 온도을 제공하도록 구성된 오븐을 포함하며, 여기서 오븐은 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키기 전에 마이크로파 방사선에 습식 유리 섬유 형성 패키지를 노출시키도록 구성된다.

추가 처리

건조 유리 섬유 형성 패키지는, 예를 들어, 배송을 위해 포장될 수 있다. 대안적으로 건조 유리 섬유 형성 패키지는 절단된 섬유, 조방사 또는 얀과 같은 하나 이상의 제품으로 추가로 가공될 수 있다.

일부 실시형태에서, 건조 유리 섬유 형성 패키지는 조방사로 가공된다. 특정 실시형태에서, 건조 유리 섬유 형성 패키지는 멀티-엔드 조방사 또는 싱글-엔드 조방사로 가공된다. 특별한 실시형태에서, 건조 유리 섬유 형성 패키지는 멀티-엔드 조방사 또는 싱글-엔드 조방사로 가공된다.

일부 실시형태에서, 유리 섬유 형성 패키지는 유리 섬유 케이크 또는 유리 섬유 보빈의 형태를 취할 수 있다.

실시예

다음은 본 명세서에 기술된 공정 및 관련 양태의 실시예를 예시한다. 따라서, 이들 실시예는 본 개시내용을 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 단지 본 개시내용의 공정을 수행하고 생성물을 수득하는 방법을 교시하기 위한 것이다.

습식 유리 섬유 형성 패키지는 사이징된 유리 섬유의 가닥(수성 사이징으로 사이징됨)을 형성 패키지 보빈(165mm의 내부 직경을 가짐) 상에 권취함에 의해 제공되었다. 모든 유리 섬유 형성 패키지는 E-CR 유리(Advantex™)를 사용하여 형성되었다. 6개 상이한 유형의 습식 유리 섬유 형성 패키지를 생산하기 위해 사용된 사이징된 유리 섬유(수성 사이징 조성물, 예를 들어 상술한 바와 같은 수성 사이징 조성물을 사용하여 사이징됨) 가닥의 텍스는 건조 후 유리 섬유 형성 패키지의 총 중량(건조 팩 중량)과 함께 하기 표 1에 상세히 기개되어 있다. 생산된 습식 유리 섬유 형성 패키지는 8-12% 범위의 수분 함량(건조되지 않은 유리 섬유의 총 중량 기준)을 가졌다. 생산된 습식 유리 섬유 형성 패키지는 300-390mm 범위의 외부 직경을 가지고 있다.

[표 1] - 유리 섬유 형성 패키지

*SE4849, PS4100, WS2000 및 R25H는 Owens Corning에서 이용가능한 사이징된 유리 섬유 제품을 지칭함.

시험

습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750 내지 약 150MHz의 범위, 예를 들어 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 통상의 마이크로파 건조 주파수(즉, 약 2.45GHz)에 노출시키는 것에 비교

건조 전에, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 통상적으로 오븐, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐에 넣기 전에 지지체 상에 장입된다. 표준 지지체는 금속성, 예를 들어, 스테인레스 스틸 지지체 또는 자성 스틸 지지체이다. 특히, 예를 들어, 건조된 사이징 조성물을 경화시키기 위해 마이크로파 건조에 이어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지가, 예를 들어 뜨거운 공기 오븐에서, 상승된 온도에 노출될 필요가 있는 경우, 예를 들어, 마이크로파 오븐에서, 마이크로파 건조 동안 이들 표준 지지체를 사용하는 것이 바람직하다.

먼저, 마이크로파 건조 동안 습식 유리 섬유 형성 패키지를 지지하기 위해 통상적인 지지체가 사용될 수 있는지 조사하였다. 비-자성 금속 지지체가 약 2.45GHz의 통상적인 마이크로파 건조 주파수에서 사용될 수 있지만, 자성 지지체는 통상적인 마이크로파 건조에 사용될 수 없다는 것이 밝혀졌다. 놀랍게도 본 발명자들은, 즉 자성 금속 지지체를 포함하여 모든 금속 지지체가 약 750 내지 약 1050MHz의 범위, 예를 들어, 915MHz의 마이크로파 주파수를 사용하는 마이크로파 건조에 이용될 수 있음을 밝혀냈다.

본 발명자들은 또한 약 750 내지 약 1050MHz의 범위, 예를 들어, 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선을 이용하는 것이, 사이징된 유리 섬유의 보다 균질한 건조를 유리하게 제공하는 약 2.45GHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선보다 습식 유리 섬유 형성 패키지 안으로 더 깊은 침투를 제공한다는 것을 밝혀냈다.

부분 및 전체 습식 유리 형성 패키지의 조합의 마이크로파 건조

본 발명자들은 상이한 양의 유리 섬유를 함유하는 다수의 습식 유리 섬유 형성 패키지를 성공적으로 건조시키기 위해 약 915MHz의 주파수를 사용하는 마이크로파 건조가 사용될 수 있는지 여부를 조사하였다. 실시예 3에 따른 2개의 습식 유리 섬유 형성 패키지가 제공되었다. 습식 유리 섬유 형성 패키지 중 하나는 25kg(완전 형성 패키지)의 초기(즉, 건조되지 않은) 중량을 가졌고, 다른 하나는 20kg(부분 형성 패키지)의 초기 중량을 가졌다. 2개의 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 건조기에 함께 놓고 약 915MHz의 주파수 및 약 130W/kg 습식 유리 섬유 형성 패키지의 전력을 갖는 마이크로파 방사선에 노출시켰다. 전체 및 부분 형성 패키지의 초기 수분 함량은 약 9.5%였으며 이는 단지 1시간 30에 걸친 마이크로파 건조 후 0.1% 미만으로 감소했다. 이들 결과는 하기 표 2에 제공된다.

[표 2]

도 2는 유리 섬유 형성 패키지의 온도 상승(코어 온도, 즉, 유리 섬유 형성 패키지의 코어에서 온도, 예를 들어 도 4의 지점 B에 표시된 것과 같은 지점의 온도) 및 시간이 지남에 따라 습식 유리 섬유 형성 패키지의 총 초기 중량에 의한 수분 제거의 백분율을 도시한다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 부분 형성 패키지의 코어 온도는 전체 형성 패키지의 것 전에 100℃ 이상으로 증가했다. 그러나, 도 1에서 알 수 있듯이, 두 형성 패키지는 130-140℃ 범위의 코어 온도와 동시에 완전히 건조됨이 발견되었다(부분 형성 패키지의 온도 상승은 약 100℃로부터 약 1.4℃/분인 최종 코어 온도(130-140℃ 범위)로 증가하고, 전체 형성 패키지의 것은 약 3.1℃/분임). 따라서, 마이크로파 건조가 습식 유리 섬유 형성 패키지의 혼합 중량을 건조하는데 적합함을 알 수 있다.

습식 유리 섬유 형성 패키지의 뜨거운 공기 건조 및 마이크로파 건조의 비교

실시예 1-6에 따른 습식 유리 섬유 형성 패키지를 통상적인 뜨거운 공기 오븐을 사용하여 단독으로 뜨거운 공기 중에서 건조하고 약 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선을 사용하여 건조함에 의해 효과를 조사하였다. 이들 시험에서, 실시예 1-6의 습식 유리 섬유 형성 패키지는 뜨거운 공기만을 사용하여 건조되거나 약 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선을 사용하여 건조되었다.

실시예 1-6에 따른 습식 유리 섬유 형성 패키지는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 915MHz의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시킴에 의해 건조시켰다. 뜨거운 공기만을 사용하여 동일한 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것과 비교하여 유리 섬유 신장, 비대칭 및 타원형화에 대한 영향 뿐만 아니라 건조 시간에 대한 영향을 조사하기 위해 상이한 마이크로파 방사선의 전력이 사용되었다. 하기 표 3은 상이한 마이크로파 전력에서 실시예 1-6의 습식 유리 섬유 형성 패키지에 대한 대략적인 건조 시간을 나타낸다.

[표 3]

약 50W/kg의 마이크로파 전력을 이용하는 것은 뜨거운 공기만을 사용하여 동일한 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 것과 비교하여 유리 섬유 신장, 비대칭 및 타원형화에서 가장 큰 개선을 제공하였고 약 3시간의 건조 시간을 초래하였다는 것이 밝혀졌다. 130℃에서만 뜨거운 공기, 즉 무 마이크로파 방사선을 사용하여 동일한 형성 패키지를 건조하는 것은 약 12시간이 걸린다는 점에 유의한다. 이 건조 시간의 차이는 습식 유리 섬유 형성 패키지가 시간에 대한 습식 유리 섬유 형성 패키지의 건조 및 경화를 위해 배치된 오븐 온도 (예를 들어 습식 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선 및/또는 뜨거운 공기를 사용한 상승된 온도에 노출되도록 구성된 오븐)를 나타내는 그래프인 도 3에서 볼 수 있다.

마이크로파 방사건에 의해 건조된 습식 유리 섬유 형성 패키지는 황변을 나타내지 않거나 뜨거운 공기에서 건조된 동등한 습식 유리 섬유 형성 패키지보다 훨씬 적은 황변을 나타내는 것이 또한 밝혀졌다.

실시예 1-6의 유리 섬유 형성 패키지의 유리 섬유에 적용된 건조된 사이징 조성물을 경화시키기 위해, 실시예 1-6의 유리 섬유 형성 패키지는 상술된 바와 같이 마이크로파 방사선(또는 뜨거운 공기(130℃)에 의한 건조 직후에 경화 단계를 거쳤다. 모든 유리 섬유 형성 패키지에 대한 경화 단계, 즉 그러나 유리 섬유 형성 패키지가 건조되고, 약 9.5시간 동안 약 130℃의 온도에서 뜨거운 공기 오븐에서 뜨거운 공기 건조에 노출되는 것을 수반했다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 마이크로파 방사선(전력 50W/kg)을 사용하여 건조된 실시예 3에 따른 습식 유리 섬유 형성 패키지에 대한 총 건조 및 경화 시간은 실시예 3에 따른 습식 유리 섬유 형성 패키지가 (건조 및 경화 둘 모두에 대해) 뜨거운 공기에만 노출된 경우의 조합된 건조 및 경화 시간보다 훨씬 적었다. 따라서, 본 명세서에 기재된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시킴에 의해, 습식 유리 섬유 형성 패키지 생산 설비의 생산 능력이 크게 증가될 수 있다.

유리 섬유 형성 패키지 착색은 또한 건조 및 경화 후 유리 섬유 형성 패키지에 대해 결정되었다. 결과는 하기 표 4에 나타내었다. 황색 착색에 대해 아래 표 4에 제공된 값은 색도계를 사용하여 결정된 각각의 샘플에 대한 CIE Lab(https://www.xrite.com/blog/lab-color-space 참고)으로부터 b+ 인덱스 값이다.

[표 4]

표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시키는 것은 마이크로파 건조된 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 건조에 이어서 뜨거운 공기 경화를 받는 경우에도 일반적으로 유리 섬유 형성 패키지의 황변을 감소시킨다. 실시예 1 및 실시예 5의 경우, 마이크로파 건조에 이어서 착색이 약 3으로 측정되었고, 따라서 착색에서의 증가는 주로 마이크로파 건조에 이은 뜨거운 공기 경화 단계에 기인하였음을 주목한다.

이동 지수는 건조 및 경화 단계 후에 유리 섬유 상의 사이징 조성물의 균질성을 결정하기 위해 유리 섬유 형성 패키지에 대해 또한 결정되었다. 이동 지수는 유리 섬유 형성 패키지의 코어에서 측정된 LOI에 대한 유리 섬유 형성 패키지의 외부 가장자리(도 4에서 점 A로 도시됨)에서 턴어라운드 지점에서 측정된 LOI의 비율로 계산되었으며(유리 섬유 형성 패키지의 두 외부 가장자리 사이의 지점, 예를 들어 도 4의 지점 B), 여기서 LOI는 ISO 1887: 2014에 따라 계산된다(% LOI = (P₁-P₂)/P₁, 여기서 P₁는 105℃ ± 2℃에서 건조 후 샘플 중량(g)이고, P₂는 625℃ ± 20℃에서 소성 후 샘플 중량(g)임).] 각 유리 섬유 형성 패키지에 대해 결정된 이동 지수는 아래 표 5에 나타나 있다.

[표 5]

표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시키는 것은 뜨거운 공기에 의해 건조된 습식 유리 섬유 형성 패키지와 비교하여 적어도 유사하지만 대부분의 예에 대해 훨씬 개선된 이동 지수 (및 따라서 사이징 조성물의 개선된 균질성)를 제공한다.

본 명세서에 기재된 바와 같이 습식 유리 섬유 형성 패키지를 마이크로파 방사선에 노출시킴에 의해 달성된 착색 및 이동 지수에서의 개선으로 인해, 본 명세서에 기재된 공정을 이용하면 착색 및/또는 이동 지수에 대해 특정 요건을 충족하지 않는 유리 섬유 가닥의 양의 관점에서 폐기물을 또한 감소할 것이다.

건조 및 경화된 유리 섬유 형성 패키지는 또한 보풀 수준을 결정하기 위해 전체 풀림 시험에서 검사되었다. 마이크로파 방사선에 의해 건조된 습식 유리 섬유 형성 패키지 각각은 허용가능한 보풀 수준을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

기계적 특성

상술한 다수의 건조 및 경화된 유리 섬유 형성 패키지로부터의 건조된 유리 섬유 가닥 및 수지를 사용하여 복합 판 샘플을 제조하였다. 복합 판 샘플에서 유리 섬유 중량 분율은 ISO 1172에 따라 결정되었다. 그런 다음 이들 복합 판 샘플은 아래에서 논의된 바와 같이 ISO 14125 또는 ISO 178에 기술된 3점 굽힘 테스트를 사용하여 기계적 성능에 대해 시험되었다. 시험된 복합 판 샘플은 아래 표 6에 기술되어 있으며 ISO 14125 또는 ISO 178에 기술된 차원으로 제공되었다.

필라멘트 "권취 및 주입"의 방법에 의해 제조된 복합 판 샘플은 적절한 크기 및 그 사이 간격을 갖는 2개의 배플 주위에 건조된 유리 섬유 형성 패키지로부터 건조된 유리 섬유 가닥을 권취하여 제조하였다. 원하는 양의 유리 섬유 가닥이 배플 주위에 권취되면, (배플에서 제거된) 권취 시트를 진공 백에서의 하드보드 시트 사이에 배치하였다. 그런 다음 진공 백에 진공을 적용하여 공기를 제거했다. 진공이 중단되면, 수지를 공급하는 노즐을 진공 백에 부착하였다. 수지는 그런 다음 진공 펌프가 다시 켜질 때 방출되어 진공 백에서의 유리 섬유 매트 안으로 주입되었다. 수지를 경화시켰다. 그런 다음 수지가 주입된 유리 섬유 매트를 진공 백과 하드보드 시트 사이에서 제거했다.

"함침된 필라멘트 권취"의 방법에 의해 제조된 복합 판 샘플은 원하는 형상을 형성하기 위해 맨드렐 주위에 수지 함침된 유리 섬유 가닥을 권취하기 전에 수지에 건조된 유리 섬유 형성 패키지로부터의 건조된 유리 섬유 가닥을 침지시켜(즉, ISO 14125에 따라) 제조하고 그리고 나서 경화시켰다(맨드렐은 테스트 전에 제거됨).

"압출 및 주입"의 방법에 의해 제조된 복합 판 샘플은 건조된 유리 섬유 형성 패키지로부터 잘게 잘린 건조된 유리 섬유 가닥 및 적절한 치수를 갖는 몰드에 주입된 수지의 혼합물을 압출함에 의해(즉, ISO 178에 따라) 제조하고 경화시켰다.

[표 6]

실시예 7 및 9 및 비교예 8 및 10의 복합 판 샘플을 표 6에 따라 제조된 대로 또는 추가의 뜨거운 물 에이징 단계(끓는 물, 즉 100℃의 물에 24시간 동안 침지 후 시험)에 이어서 시험하여, 하기 표 7에 제시된 바와 같이 ISO 14125에 따른 복합 판 샘플의 파단 응력, 파단 변형률 및 굴곡 탄성률을 결정하였다. 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

[표 7]

따라서, 본 발명자들은 또한 본 발명의 방법이 또한 생산된 건조된 유리 섬유 제품의 기계적 특성에서 개선을 제공한다는 것을 발견하였다. 특히, 본 발명의 방법은, 예를 들어, 필라멘트 권취 공정(예를 들어, 상술한 실시예 7 및 9 참고)을 사용하여 복합 재료 안으로 혼입될 수 있는 건조된 유리 섬유 가닥을 제공하는 건조된 유리 섬유 형성 패키지를 제공하고, 예를 들어, 종래의 뜨거운 공기 기술을 사용하여 건조된 상응하는 습식 유리 섬유 형성 패키지로부터의 유리 섬유를 함유하는 복합 재료와 비교하여 파단 시 강도에서 대략 20% 증가를 제공하는 것이 밝혀졌다. 이들 샘플에서 관찰된 개선된 기계적 특성은 건조된 유리 섬유의 개선된 균질성과 관련이 있는 것으로 보인다.

실시예 11 및 비교예 12의 복합 판 샘플을 하기 표 6에 따라 제조된 바와 같이 시험하여 아래 표 8에 제시된 바와 같이 ISO 178에 따른 복합 판 샘플의 파단 응력, 파단 변형률 및 굴곡 탄성률을 결정하였다. 실시예 11 및 비교예 12의 샘플 1 및 2는 반복 실시예를 지칭한다(즉, 각 실시예의 샘플 1은 표 6에 요약된 동일한 절차를 사용하여 샘플 2 전에 형성됨).

[표 8]

표 8에 제공된 결과("압출 및 사출" 방법에 의해 제조된 샘플에 대한 결과)로부터, 비교예 12의 샘플 2가 실시예 11의 샘플 1 및 2에 유사한 기계적 특성을 나타냄을 알 수 있다.

전술한 설명, 또는 다음 청구범위, 또는 첨부 도면에 개시된 특징, 그의 특정한 형태로 또는 개시된 기능을 수행하기 위한 수단, 또는 개시된 결과를 얻기 위한 방법 또는 공정의 관점에서 표현된 특징은, 적절한 경우, 개별적으로 또는 이러한 특징의 임의의 조합으로 그 다양한 형태로 발명을 실현하는 데 이용될 수 있다.

발명이 상기에 기술된 예시적인 실시형태와 관련하여 기술되었지만, 본 개시내용이 주어졌을 때 많은 등가의 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 상기 제시된 발명의 예시적인 실시형태는 제한이 아닌 예시적인 것으로 간주된다. 기술된 실시형태에 대한 다양한 변경이 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

의심의 여지를 없애기 위해 본 명세서에 제공된 임의의 이론적 설명은 독자의 이해를 향상시키기 위해 제공된다. 발명자들은 임의의 이들 이론적 설명에 구속되기를 원하지 않는다.

본 명세서에서 사용된 섹션 제목은 조직화 목적만을 위한 것이고 설명된 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

문맥이 달리 요구하지 않는 한, 단어 "포함하다" 및 "함유하다", 및 "포함한다", "포함하는" 및 "함유하는"과 같은 변형은 이어지는 청구범위를 포함하여 본 명세서 전반에 걸쳐, 명시된 정수 또는 단계 또는 정수 또는 단계의 군을 포함하지만 임의의 다른 정수 또는 단계 또는 정수 또는 단계의 군을 제외하지 않는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 범위는 본 명세서에서 "약" 하나의 특정 값 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시형태는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값이 근사치로 표현될 때, 선행사 "약"의 사용에 의해, 특정 값이 다른 실시형태를 형성함을 이해할 것이다. 수치와 관련된 용어 "약"은 선택 사항이고 예를 들어 +/- 10%를 의미한다.

Claims

습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조하는 공정으로서, 상기 공정은:
유리 섬유에 적용된 수성 사이징을 갖는 유리 섬유의 가닥을 포함하는 습식 유리 섬유 형성 패키지를 제공하는 단계; 및
습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는, 공정.
제1항에 있어서, 마이크로파 주파수는 약 800MHz 내지 약 1000MHz의 범위를 갖는, 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 적어도 약 30분 동안 마이크로파 방사선에 노출되는, 공정.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 최대 약 5시간 동안 마이크로파 방사선에 노출되는, 공정.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지에 적용되는 마이크로파 방사선은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 적어도 약 10W/kg의 전력을 갖는, 공정.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지에 적용되는 마이크로파 방사선은 습식 유리 섬유 형성 패키지의 최대 약 150W/kg의 전력을 갖는, 공정.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공정은 유리 섬유 형성 패키지가 건조된 후 유리 섬유 형성 패키지의 사이징을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 공정.
제7항에 있어서, 경화시키는 단계는 유리 섬유 형성 패키지가 마이크로파 방사선에 노출된 후 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함하는, 공정.
제8항에 있어서, 경화시키는 단계는 유리 섬유 형성 패키지를 약 50 내지 약 150℃ 범위의 온도에 노출시키는 것을 포함하는, 공정.
제8항 또는 제9항에 있어서, 경화시키는 단계는 유리 섬유 형성 패키지를 적어도 약 5시간의 시간 동안 상승된 온도에 노출시키는 것을 포함하는, 공정.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 약 10kg 내지 약 50kg 범위의 질량을 갖는, 공정.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 원통형 형상 및 약 5 내지 약 20cm 범위의 내부 직경을 갖는, 공정.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 유리 섬유 형성 패키지는 원통형 형상 및 약 20 내지 약 60cm 범위의 외부 직경을 갖는, 공정.
유리 섬유를 압출하기 위한 부싱을 포함하는 유리 섬유 제조 장치;
부싱으로부터 압출된 유리 섬유에 수성 사이징을 적용하여 사이징된 유리 섬유를 형성하기 위한 수성 사이징 도포기;
사이징된 유리 섬유로부터 유리 섬유 가닥을 형성하기 위한 가닥 형성 장치;
유리 섬유 가닥으로부터 습식 유리 섬유 형성 패키지를 형성하기 위한 권취 장치; 및
습식 유리 섬유 형성 패키지를 약 750 내지 약 1050MHz 범위의 주파수를 갖는 마이크로파 방사선에 노출시킴에 의해 습식 유리 섬유 형성 패키지를 건조시키도록 구성된 마이크로파 건조기를 포함하는, 습식 유리 섬유 형성 패키지 처리 시스템.
제14항에 있어서, 유리 섬유 형성 패키지를 경화시키기 위해 유리 섬유 형성 패키지를 상승된 온도에 노출시키기 위한 오븐을 추가로 포함하는, 시스템.